веющая сталь) N_7~_0100, для каменной кладки и хрупких материалов,
например, стекла, N весьма велико. Принимается, что при взрыве
образуются осколки одинаковых размеров и массы.
Для оценки скорости осколков, образующихся при разрушении
сферических или цилиндрических сосудов на одинаковые фрагменты,
необходимо знать внутреннее давление в сосуде P, объем сосуда V_40_0,
массу оболочки M_4c _0и абсолютную температуру газа T_40 _0в начальный
момент времени.
Процедура определения скорости осколков, образующихся при
взрывном разрушении тонкостенных сферических и цилиндрических со-
судов, заключается в следующем.
1. Сначала рассчитывается приведенное давление:
_4__0 (P-P_40_0) V_40
P =
M_4c_0 a_41_52
2. По зависимостям на рис. 7.1 определяется соответствующее
значение приведенной скорости:
.
- 48 -
_4__0 U
U = ----- , (7.2)
a_41
откуда находится требуемая скорость осколка U.
В формулы (7.1)-(7.2) входят следующие параметры: P_40 _0- ат-
мосферное давление, зависящее в общем случае от высоты h_4об_0 данно-
го объекта над уровнем моря (график этой зависимости представлен
на рис. 7.2); a_41_0 - скорость звука в газе, определяемая по формуле
(4.1) при температуре T_41_0=Т_40_0.
2. Для ударных волн промежуточной интенсивности (P/P_40_0 < 3,5)
значение скорости, которую может приобрести в результате воздейс-
твия ВУВ от взрыва незакрепленный вторичный осколок (далее в пре-
делах пункта - тело), оценивается с помощью графиков на рис. 7.3,
на котором по оси абсцисс отложены значения приведенного импульса
ВУВ:
_4_
i = C_4D_0ia_40_0/_4 _0[_7DR_4ф_0 (K H + X)]_4,_0 (7.3)
а по оси ординат - значения безразмерного давления;
_4_
P = _7DR_4ф_0 / P_40_0._4 _0(7.4)
Кривые на рис. 7.3 соответствуют равным значениям приведен-
ной скорости:
_4__0 M U a_40
U = -
P_40_0 A (K H + X)
Обозначения в соотношениях (7.: M - масса осколка;
U - скорость осколка; a_40 _0- скорость звука в воздухе; A - площадь
поперечного сечения тела; K - постоянная, K=4 (или 2) - для вто-
ричного осколка, находящегося на поверхности земли (соответствен-
но, в воздухе); H - минимальный поперечный размер тела в среднем
сечении; X - расстояние от фронтальной точки на поверхности тела
до наибольшего по площади его поперечного сечения (см. рис. 7.4),
_7DR_4ф _0- амплитуда падающей на тело ВУВ, C_4D _0- коэффициент лобового
сопротивления тела (см. табл. 7.1).
Процедура определения скоростей вторичных осколков аналогич-
на процедуре, приведенной в п.1:
_4__0 _4__0 _4_
1) по i и P находим U ;
2) по формуле (7.5) определяем U.
.
Таблица 7.1
Коэффициенты сопротивления C_4D
для тел различной формы
+--+
| Форма тела и ориентация | C_4D_0 |
+----+|
|Правильный круговой цилиндр (длинный стержень), | |
|ось которого перпендикулярна направлению потока | 1.2 |
|Шар | 0,47 |
|Длинный цилиндр, ось которого параллельна напра-| |
|влению потока | 0,82 |
|Диск или квадратная пластина, плоскость которых | |
|перпендикулярна направлению направлению потока | 1,17 |
|Куб, одна из граней которого перпендикулярна | |
|потоку | 1,05 |
|Куб, натекание на ребро | 0,3 |
|Длинная прямоугольная пластина, лобовое нате - | |
|кание на узкую грань | 2,05 |
|Длинная прямоугольная пластина, натекание на | |
|длинное ребро | 1,56 |
|Узкая полоска, плоскость которой перпендикулярна| |
|потоку | 1,93 |
+--+
3. Метод расчета максимальной дальности разлета осколков ба-
зируется на следующих предпосылках и допущениях:
а) осколок движется в одной плоскости и может вращаться вок-
руг вертикальной оси;
б) большинство осколков, получаемых при взрывах, имеют неп-
равильную форму и имеют коэффициент подъемной силы C_4L_0, равный 0
(соответственно, C_4LD_0 близок к нулю);
в) для некоторых видов вторичных осколков (плиты, пластины)
влияние подъемной силы существенно.
В дальнейшем используются обозначения, приведенные на рис.
7.5, на котором изображена плита, движущаяся со скоростью U с уг-
лом атаки _7a_41_0. Площадь наибольшей несущей поверхности обозначена
A_41_0, а коэффициенты подъемной силы и лобового сопротивления - C_4L1
и C_4D1_0; соответственно, для наименьшей несущей поверхности - A_42_0,
C_4L2 _0и C_4D2_0.
Значения коэффициентов подъемной силы и лобового сопротивле-
ния приведены в табл. 7.2. Начальная скорость осколка - U_40_0, плот-
ность потока - _7r_40_0, масса осколка - M, ускорение силы тяжести - g,
дальность разлета - R.
.
Таблица 7.2
Коэффициенты подъемной силы и лобового сопротивления
+---+
| N |Угол атаки, _7a_41_0,| С _4L1_0 | С_4D1_0 | С_4L2_0 | С_4D2_0 |
| п/п |градус | | | | |
+-----+----+++------+------|
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |2,05 |
| 2 | 10 | 0,42 | 0,075 |- 0,36|2,02 |
| 3 | 20 | 0,8 | 0,29 |- 0,7 |1,93 |
| 4 | 30 | 1,11 | 0,64 |- 1,03|1,78 |
| 5 | 40 | 1,3 | 1,09 |- 1,32|1,57 |
| 6 | 50 | 0,75 | 0,9 |- 1,3 |1,09 |
| 7 | 60 | 0,59 | 1,01 |- 1,11|0,64 |
| 8 | 70 | 0,4 | 1,1 |- 0,8 |0,29 |
| 9 | 80 | 0,2 | 1,15 |- 0,42|0,075 |
| 10 | 90 | 0 | 1,17 | 0 | 0 |
| 11 | 100 | -0,2 | 1,15 | 0,42|0,075 |
| 12 | 110 | -0,4 | 1,1 | 1,8 |0,29 |
| 13 | 120 | -0,56 | 1,01 | 1,11|0,64 |
| 14 | 130 | -0,75 | 0,9 | 1,8 |1,09 |
| 15 | 140 | -1,3 | 1,09 | 1,32|1,57 |
| 16 | 150 | -1,11 | 0,64 | 1,03|1,78 |
| 17 | 160 | -0,8 | 0,29 | 0,7 |1,93 |
| 18 | 170 | -0,42 | 0,075 | 0,36|2,02 |
+---+
При определении максимальной дальности разлета осколков:
1) вычисляется отношение подъемной силы к силе сопротивления:
C_4L1 _0A_41 _0+ C_4L2_0 A_42
C_4LD_0 = ----- ; (7.6)
C_4D1_0 A_41 _0+ C_4D2 _0A_42
2) находится приведенная скорость осколка:
_4__0 _7r_40 _0(C_4D1 _0A_41 _0+ C_4D2 _0A_42_0)_4 _0U_40_52
U = -- ; (7.7)
M g
3) выбирается на рис. 7.6 кривая с ближайшим значением пара-
метра C_4LD_0, затем по известному значению приведенной скорости ос-
колка (на горизонтальной оси графика) определяется безразмерная
дальность разлета:
_4__0 _7r_40 _0(C_4D1 _0A_41 _0+ C_4D2 _0A_42_0)_4 _0R
R = - , (7.8)
M
.
после чего определяется дальность разлета осколка R.
Если исходное значение параметра C_4LD _0находится между приве-
денными на графике величинами, то для определения искомой даль-
ности разлета можно воспользоваться линейной интерполяцией.
Пример 1. Цилиндрический сосуд с водородом разрушается на
сто одинаковых осколков. Начальные условия: P-P_40 = _0200 МПа, T_40
=300_50 _0K, a_41 _0=1316 м/с по формуле (4.1), M_4c _0= 100 кг, V_40 _0= 6,283
_5._010_5-2 _0м_53_0 (L/D = 10, L= 2м).
Порядок расчета.
Вычисляем значения приведенного давления:
_4__0 20 _5._0 10_56._0 6,283_5 ._010_5-2
P = - = 0,72 _5._010_5-2_0.
100 _5._01316 _5._01316
Соответствующее значение безразмерной скорости для случая
цилиндрической симметрии и n = 100 (см. рис. 7.1):
_4_
U = 9 _5._0 10_5-2_0, и окончательно U = 9 _5._010_5-2_0 _5._01316= 118 м/с
Пример 2. На тело кубической формы объемом 1 куб. м, находя-
щееся на поверхности земли, падает ВУВ. Начальные условия: M_4 _0=
1000 кг, a_40 _0= 340 м/с, P_40 = _0100 кПа, A = 1 м_52_0, К = 4, H = 1 м, X
= 0,_7DR_4ф_0= 70 кПа, C_4D _0= 1,05 (по табл. 7.1) и i_4 _0= 3,5 кПа _5._0с (т. е.
длительность волны составляет 100 мс).
Порядок расчета.
Определяем приведенное давление и импульс по соотношениям
(7.3) и (7.4):
_4__0 70 _5._010_53_0 _4__0 1,05 _5._03,5 _5._010_53_0 _5._0340
P = = 0,7; i = = 4,46
100 _5._0 10_53_0 70 _5._010_53_0 _5._0(4,1 +0)
_4__0 _4_
Из рис. 7.3 путем интерполяции между U = 1 и U = 5 находим
_4_
безразмерную скорость вторичного осколка U = 2,5. Затем из соот-
ношения (7.5) получаем
2,5 _5._0100 _5._0 10_53_0 _5._0 (4,1+0)
U = -- = 2,9 м/с
1000 _5._0 340
Пример 3. Стальная крышка люка метается взрывом под углом
атаки 10_50_0. Исходные данные: U_40_0 = 5 м/с; _7r_40_0 = 1,293 кг/м_53_0; M = 200
кг;A_41_0 = 0,5 м_52_0; A_42_0 = 0,04 м_52_0; C_4L1 _0= 0,42; C_4L2_0 =- 0,36; C_4D1_0=0,075;
C_4D2_0 = 2,02 (см. табл. 7.2); g = 9,8 м/с_52_0.
.
Порядок расчета. Используя исходные данные и формулы (7.6) и
(7.7), делаем шаги 1 и 2:
C_4LD_0 = (0,42_5._00,5 - 0,36_5._00,04)/(0,075_5._00,5+2,02_5._00,04) = 1,65
_4_
U = 1,239_5._0(0,075_5._00,5+2,02_5._00,04)_5._05_52_0/(200_5._09,8) = 2_5._010_5-3
Шаг 3: так как первое значение на оси абсцисс рис. 7.6 равно
0,01, а получившееся значение приведенной скорости меньше этой
_4_
величины, то в этом случае рекомендуется значение R принимать
_4__0 _4_
численно равным U, следовательно, R = 2_5._010_5-3_0, тогда из формулы
(7.8) находим R = 3 м.
Пример 4. Определить дальность разлета осколка, образовавше-
гося в результате взрыва сосуда с водородом (пример 1). Форма ос-
колка близка к пластине; предположим, что _7a_41_0= 20_50_0, тогда C_4L1_0=
0,8, C_4L2_0 =-0,7; C_4D1 _0= 0,29; C_4D2 _0= 1,93. Имеем A_41_0= 625 см_52_0, A_42_0= 25
см_52_0, U_40_0 = 118 м/с, M = 1 кг.
Шаг 1: C_4LD_0 = (625_5._00,8 - 25_5._00,7)/(625_5._00,29+25_5._01,93)= 2,1
_4_
Шаг 2: U = 1,239_5._0(0,29_5._0625 +1,93_5._025)_5._010_5-4._0118_52_0/(1_5._09,81) =45,2
_4_
Шаг 3: R = 1, R = 1_5._01/((1,239_5._0((0,29_5._0625 +1,93_5._025)_5._010_5-4_0)) =
= 35 м.
.
Приложение 8 (справочное)
к Руководству по анализу
опасности аварийных взрывов
и определению параметров их
механического действия
ПАРАМЕТРЫ СЕЙСМОВЗРЫВНЫХ ВОЛН
В приложении 8 определяются параметры сейсмовзрывных волн,
распространяющихся в грунтах при взрыве стационарно расположенно-
го ВВ. Энергия остальных источников ВУВ (ВВ на транспортных
средствах, ГВС и ТВС, резервуары со сжатым газом, подземные ре-
зервуары с ГВС и ТВС) передается практически только в воздушное
пространство.
I. Безопасность зданий и сооружений
Безопасность зданий и сооружений обеспечивается при выполне-
нии соотношения
u_7 ,_0 u_4пр_0 (8.1)
где u_7 _0и u_4пр_0 - максимальная массовая скорость в грунтовом массиве
( на уровне сооружения) и предельно допустимая скорость колебания
грунта в основании сооружения.
Максимальная массовая скорость в грунтовом массиве определя-
ется по формуле
_4_
u = k_4u_0 k_4m_0 k_4q _0k_4h _0k_4g _0R_5 -n_0 , м/с (8.2)
В формуле (8.2) коэффициенты k_4u_0, k_4m_0, k_4q_0, k_4h_0 и n определяются
так:
_7{_0 1 + _7n_0 _7}_52/3_4 1/3_0 _7|\\\\\\\\\\\\\\
k_4u_0 = _72_0------ _72_0 (C_4p_0/_7r_0) , k_4m_0 = _7?_0 [_7r_0C_4p_0]/[_7r_0C_4p_0]_4осн
_7[_03(1- _7n_0)_7]
_46_0 _7|\\\\\\\\\\\_4 _
k_4q_0= _7?_0 Q_4фор_0 /(_7a_0M_4ВВ_0), k_4h_0 = 1 - exp(-4(2x+3)/3), n = 2,21R _5-0,05_0,
где _7n _0- коэффициент Пуассона грунта в месте взрыва; _7r _0-
плотность грунта в месте взрыва, т/м_53_0; C_4p _0- скорость распростра-
нения продольных волн в грунте в месте взрыва, м/с;
_4_
R - приведенное расстояние от места взрыва до сооружения,
м/кг_51/3_0, определяется по формуле (3.1) Приложения 3; индекс "осн"
относится к характеристикам грунтов в основании сооружения; если
_7r_0 и C_4p_0 известны в целом для площадки, то принимаем k_4m_0 равным еди-
нице. _7a_0 - коэффициент, определяемый по табл. 3.1 Приложения 3,
M_4ВВ _0- масса ВВ, Q_4фор_0 - масса ВВ, равная 1 т; коэффициент k_4q_0 необ-
.
ходимо определять, если _7a_0M_4ВВ _0 отличается от Q_4фор _0более, чем на
три порядка, в противном случае k_4q_7 =_0 1;
_4_
x = z_40_0 / r_400,_0 z_40_0 - координата центра тяжести ВВ (глубина заложе-
ния ВВ, положительна по направлению к центру Земли), r_400_0 - радиус
3 _7|\\\\
эквивалентного сферического заряда, равный 0,062 _7?_0 _7a_0M_4ВВ_0; при ра-
_4_
сположении ВВ на поверхности земли принимаем x=-1.
Коэффициент k_4g_0 зависит от уровня грунтовых вод H_4гр_0 и опреде-
ляется по табл. 8.1.
Таблица 8.1
Значение коэффициента k_4g
++
| Грунт | H_4гр_0 | k_4g_0 |
+++|
|Скальный ненарушенный | - | 1 |
|Скальный нарушенный толщиной | | |
|1 - 2 м | - | 1,6 |
|Песчано-глинистые отложения то-| 10 | _7 _01 |
|лщиной более 30 м_4 _0|_4 _07,5_4 _0 | 1,2-1,5 |
| | _7,_05 | 2 |
|Песчано-глинистые отложения то-| 10 | 1,2-1,5 |
|лщиной до 30 м_4 _0|_4 _07,5_4 _0 | 2,0 |
| | _7,_05 | 2,5-3,0 |
|Насыпной слой толщиной до 5 м | - | 3,5 |
| |Сильно об-| |
| |водненный | 5,0 |
++
Величина предельно допустимой скорости колебания грунта в
основании сооружения определяется с учетом разделения объектов по
их классу и суммарному рангу.
Класс сооружения определяется степенью его важности. Все
здания и сооружения ОИАЭ, важные для безопасности, при оценке
воздействия сейсмовзрывных волн от аварийных взрывов следует от-
носить к первому классу.
Ко всем оставшимся строениям применима классификация СНИП.
Так, ко второму классу относятся объекты промышленного назначения
большой важности, а также гражданские здания с большим скоплением
людей, к третьему классу - объекты, аналогичные объектам второго
класса, но меньших размеров в плане и меньшей этажности, к чет-
вертому классу - здания гражданского и промышленного строительст-
ва, нарушения в которых не угрожают жизни и здоровью людей или
повреждению установленного оборудования.
Суммарный ранг объекта определяется согласно СНИП и выража-
ется суммой четырех частных рангов P = P_4с_0 + P_4м_0 + P_4т_0 + P_4у_0 .
Значения ранга P_4с_0, характеризующего состояние объекта, при-
ведены в табл.8.2.
Таблица 8.2
Значения ранга P_4с
++
| Характеристика состояния сооружения | P_4с_0 |
++|
|Качество строительных работ хорошее. Отсу-| |
|тствуют какие-либо нарушения и остаточные | |
|деформации | 0 |
|В стенах или заполнителе имеются небольшие| |
|трещины | 1 |
|Имеются значительные трещины в стенах, за-| |
|полнителе или каркасе | 2 |
|Имеются трещины в стенах и в каркасе | 3 |
++
Значения ранга P_4м_0, характеризующего тип материала стен или
заполнителя, приведены в табл.8.3.
Таблица 8.3
Значения ранга P_4м
++
| Материал стен или заполнителя | P_4м_0 |
++|
| Дерево | 0 |
| Камень, кирпич, легкие панели | 1 |
| Крупные панели | 2 |
| Крупные блоки, монолитный | |
| железобетон | 3 |
++
Ранг, характеризующий тип зданий, имеет два значения: для
зданий каркасного типа P_4т_0 = 0, для зданий с несущими стенами
P_4т_0 = 1.
Величина P_4у _0- ранг, зависящий от наличия антисейсмических
усилений. Для зданий, не имеющих антисейсмических усилений, P_4у_0=1.
Для зданий с антисейсмическими усилениями, рассчитанными на коле-
бания от семибалльного землетрясения, Р_4у _0= 0. При антисейсмичес-
ких усилениях, рассчитанных на более высокую бальность, для каж-
дого последующего балла вычитается единица.
В табл. 8.4 приведены значения (в мм/с) величины предельно
допустимой скорости колебаний сооружений различных классов и сум-
марных рангов.
.
Таблица 8.4
Величина предельно допустимой скорости колебаний сооружений
+---+
| | Суммарный ранг, P |
| K +|
| | - 2| - 1| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
+---+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----|
| 1 | 122|73,9|44,8|27,2|16,5|10,0| 6,1| 3,7| 2,2| 1,4| 0,1|
| 2 | 201|122 |73,9|44,8|27,2|16,5|10,0| 6,1| 3,7| 2,2| 1,4|
| 3 | 331| 201| 122|73,9|44,8|27,2|16,5|10,0| 6,1| 3,7| 2,2|
| 4 | 546| 331| 201| 122|73,9|44,8|27,2|16,5|10,0| 6,1| 3,7|
+---+
При практических расчетах по определению безопасных расстоя-
ний или максимального заряда ВВ неравенство (8.1) сводится к тра-
_4_
нсцендентному уравнению относительно R:
_4_
R =f(X), (8.3)
где: X = u_4пр_0/(k_4u_0 k_4m_0 k_4q _0k_4h _0k_4g_0).
Безопасность зданий и сооружений обеспечивается, если
- - -
R _7. _0R_4*_0, где R_4* _0определяется из уравнения 8.3. Корни уравнения
(8.3) в зависимости от величины X приведены в табл. 8.5.
При превышении допустимой для данного сооружения скорости
необходимо руководствоваться данными рис.8.1, по оси ординат ко-
торого отложены значения вероятности сохранения зданий и сооруже-
ний W, а по оси абсцисс - величина C = u / u_4пр_0.
Таблица 8.5
Корни уравнения
+----+
| | _4__0 | | _4__0 | | _4__0 | | _4__0 | | _4__0 |
| X | R | X | R | X | R | X | R | X | R |
+-----+-----+-----+-----+------+----+------+----+-----+-----|
|1,70 |0,788|0,2 |2,13 |1,50_5-2_0|8,27|9,0_5-4_0 |46,8|1,0_5-4_0|240 |
|1,5 |0,834|0,1 |3,01 |1,25_5-2_0|9,16|8,0_5-4_0 |50,7|9,0_5-5_0|262 |
|1,25 |0,904|0,09 |3,17 |1,0 _5-2_0|10,4|7,0_5-4_0 |55,6|8,0_5-5_0|289 |
|1,0 |1,0 |0,08 |3,38 |8,0_5-3_0 |11,9|6,0_5-4_0 |61,9|6,0_5-5_0|369 |
|0,9 |1,05 |0,07 |3,61 |6,0_5-3_0 |14,0|5,0_5-4_0 |70,4|4,0_5-5_0|528 |
|0,8 |1,11 |0,06 |3,91 |4,0_5-3_0 |17,9|4,0_5-4_0 |82,7|2,0_5-5_0|1012 |
|0,7 |1,18 |0,05 |4,30 |3,0_5-3_0 |21,4|3,0_5-4_0 |102 |1,0_5-5_0|2056 |
|0,6 |1,26 |0,04 |4,83 |2,0_5-3_0 |27,7|2,5_5-4_0 |117 |7,5_5-6_0|2816 |
|0,5 |1,38 |0,03 |5,64 |1,5_5-3_0 |33,3|2,0_5-4_0 |139 |5,0_5-6_0|4493 |
|0,4 |1,53 |0,02 |7,04 |1,25_5-3_0|37,6|1,5_5-4_0 |173 |2,5_5-6_0|1078 |
|0,3 |1,75 |0,018|7,58 |1,0_5-3_0 |43,6|1,25_5-4_0|200 |1,0_5-6_0|4193 |
+----+
Пример расчета. Определить минимальное безопасное расстояние
от ОИАЭ до наземного склада ВВ ( одновременно может взорваться
100 т ВВ), если на объекте имеются два здания каркасного типа и
одно с несущими стенами из кирпича, антисейсмическое усиление у
зданий отсутствует: одно каркасное здание с крупными панелями,
второе - с легкими. Все здания имеют небольшие трещины и являются
сооружениями, важными для безопасности; следовательно, относятся
к первому классу. Грунты в основании зданий - необводненные суг-
линки, C_4p_0 = 800 м/с,_7 n _0= 0,35, _7r_0 = 1,4 т/м_53_0. Суммарные ранги Р
для первого, второго и третьего зданий равны соответственно 4, 3,
4. По табл.8.4 предельно допустимая массовая скорость в грунте
для данного объекта равна 6,1 мм/с.
_7{_0 1 + 0,35 _7}_52/3_4 _0 _4 1/3
k_4u_0 = _72_ _72_0 (800/1,4) _7~_0 6,5, k_4h_7 ~ _00,25, k_4m_0 =k_4q _0=_4 _0k_4g_0 =1.
_7[_03(1- 0,35)_7]
_4_
Используя интерполяцию, по табл. 8.5 находим R = 18,6. Следова-
тельно, минимальное расстояние от объекта до склада ВВ
_4__0 3 _7|\\\\
r = R _7?_0 _7a_0M_4ВВ_0 = 18,6 _5._0 53,1 = 988 м
где коэффициент _7a_0 согласно приложения 3 равен 1,5. Для сравнения
приведем вычисленное по формуле (3.4) приложения 3 давление во
_4_
фронте ВУВ _7D _0Р_4ф_7Р_0= 6,06 кПа, соответствующее R = 18,6.
II. Определение кинематических параметров сейсмовзрывных
волн
В случае сферического источника продольных монохроматических
волн выражение для комплексной частотной характеристики M_4p_0(_7w_0)
удается выписать в явном виде [10]. Так, для идеально упругой
среды имеем
_7{_0 1 i_7 w_0 _7}_0 _7{_0 _7}_5-1
M_4p_0(_7w_0) = _72_0 - + --- _72 2w_52_4op_0 - _7w_52_0 + 2i_7b_4p_72_0 (8.4)
_7[_0 r C_4p_0 _7]_0 _7[_0 _7]
Соответственно вектор смещения _2w_4p_0 в этом случае:
_2w_4p_0 = (R_40_0d_40_0)/r M_4p_0(_7w_0) _2r_0/r exp(i_7wt_0) (8.5)
В формулах (8.4-8.5) приняты следующие обозначения: _7w_4op_0 = 2C_4s_0/R_40
- частота собственных колебаний; _7b_4p_0 = _7w_4op_0 b_4s_0 / C_4p_0 - коэффициент
затухания;_7 t_0 = t - (r - R_40_0)/C_4p_0; C_4s_0 - скорость распространения по-
перечных волн в грунте; R_40_0 - радиус полости; d_40_0 - амплитуда дав-
ления.
В общем случае импульсной функции d, имеющей комплексный
спектр D(_7w_0), экспоненту в формуле 8.5 необходимо заменить на
D(_7w_0).
Для упругой среды с поглощением _7a_0 =_7 _0b abs(_7w_0) комплексный
спектр:
G(_7w_0) = (R_40_0d_40_0)/r i_7w_0 M_4p_0(_7w_0) N_4p_0(_7w_0),
где комплексная характеристика поглощающей среды:
_7(_0 _7{_0 _7})
N_4p_0(_7w_0) = exp _7*_0-_72a_4p_0(_7w_0)(r - R_40_0) - i_7w_0(r - R_40_0)[1/V_4p0_0 - 1/V_4p_0(_7w_0)]_728_0. (8.6)
_79_0 _7[_0 _7]0
Для практических приложений полагают:
_7(_0 _7{_0 _7})
N_4p_0(_7w_0) _7~ё_0exp _7*_0- _72e_0 abs (_7w/w_40_0) + i_7w_0 (r - R_40_0)/V_4p0_0 _728_
_79_0 _7[_0 _7]0
В формулах 8.6 и 8.7 _7e _0= _7Q_4p0_0(r - R_40_0)/_7L_4p0 _0- обобщенное расс-
тояние, _7L_4p0 _0= 2_7p_0V_4p0_7/w_40_0, _7w_40 _0- произвольное значение частоты, V_4p0 _0-
скорость продольной волны в непоглощающей (идеально упругой) сре-
де; _7Q_4p0 _0- декремент поглощения (см. [10], где приведены таблицы
для определения _7Q_4p0_0); _7Q_4p _0= _7a_4p_7L_4p_0; V_4p_0(_7w_0) - фазовая скорость, харак-
теризует для среды с поглощением аномальную дисперсию скорости.
На частотно-избирательный характер зависимости спектра от
поглощения заметно влияет V_4p_0 - очень медленно возрастающая с рос-
том_7 e_0 функция. На рис. 8.2 приведены графики зависимости N_4p_0(_7w_0) от
_7w_0, на рис. 8.3 и 8.4 зависимость функции abs(G(_7w_0)) от _7w_0; цифры у
кривых соответствуют различным _7e_0. Графики рис. 8.3 соответствуют
_7n_0 _7~_0 0,4, для рис. 8.4 _7n_0 _7~_0 0,02.
В целом можно сделать вывод: по мере увеличения обобщенного
расстояния_7 e_0, что при неизменных свойствах среды и источника со-
ответствует удалению от источника, спектры заметно изменяются.
Максимумы спектров монотонно переходят в область низких частот.
Для зарядов, расположенных на поверхности (накладных), ана-
литические выражения для спектров, подобные (8.3-8.6), получить
не удается и приходится обращаться к экспериментальным данным. Из
приведенного на рис. 8.5 экспериментального графика спектра сме-
щения грунта для накладного заряда следует, что общий цуг сейсми-
ческих колебаний содержит несколько максимумов. По результатам
вычисления дискретных спектров энерговыделения установлено [7],
что на трех основных частотах выделяется 82-98 % сейсмической
энергии. На рис. 8.6 приведены графики изменения основных частот
в зависимости от расстояния до места взрыва [7] , причем частотам
f_41_0,f_42_0,f_43 _0соответствуют приблизительно 50,25 и 15 % всей энергии.
Несмотря на различия в абсолютных величинах частот и плот-
ностей потока энергии при взрывах различных зарядов, расположен-
ных в грунтах с различными характеристиками, можно сформулировать
общие четко проявляющиеся закономерности.
1. Энергия сейсмовзрывных волн на различных частотах спектра
неодинакова, а в энергетическом спектре колебаний имеется четко
выраженный максимум, т. е. на определенной частоте выделяется
больше энергии, чем на других частотах.
2. Частота f_41_0, на которой наблюдается максимум энергии, с
расстоянием изменяется. При этом с удалением от границ сейсмичес-
кого очага взрыва прослеживается монотонное уменьшение частоты f_41_0.
III. Безотказность оборудования
Безотказность различного оборудования при воздействии сейс-
мовзрывных волн (в том числе электротехнического), находящегося в
зданиях и сооружениях, заведомо не обеспечивается при выполнении
соотношения
r _7,_0 r_4оч_0,
где: r_7 _0и r_4оч_0 - минимальное расстояние от здания до источника
взрыва и радиус сейсмического очага.
Радиус сейсмического очага:
r_4оч_0 = 60 (C_4p_0)_5-4/3_0[(_7a_0M_4ВВ_0)/_7r_0]_51/3_0(1 -_7 n_0)_5-5/6_0(1 +_7 n_0)_5-1/6_0.
Если физико-механические характеристики грунта не известны,
то радиус сейсмического очага:
3 _7|\\\\
r_4оч_0 = K_40_0 _7?_0 _7a_0M_4ВВ
где K_40_0 равен 5,0_7__05,6; 10; 11 м/кг_51/3_0 соответственно для большинс-
тва скальных ненарушенных пород, для глин, песков и суглинков.
.
Список использованной литературы
1. , Спивак крупномасштабных взры-
вов. М., Недра, 1993.
2. , , Шехтер взрыва. М.,
Физматгиз, 1959.
3. Безопасность взрывных работ в промышленности. Под общей редак-
цией М., Недра, 1992.
4. и др. Взрывные явления. Оценка и последс-
твия. В двух книгах. М., Мир, 1986.
5. , Шульман и надежность конструк-
ций АЭС при особых динамических воздействиях. М., Энергоатом-
издат, 1989.
6. Богацкий и ограничение сейсмической опасности
промышленных взрывов. Сб. Взрывное дело N 85/42. М., Недра,
1983.
7. , Пергамент безопасность при
взрывных работах. М., Недра, 1978.
8. , Фридман инженерных сооружений и ок-
ружающей среды от вредного действия промышленных взрывов. М.,
Недра, 1983.
9. Варгафтик по теплофизическим свойствам газов и
жидкостей. М., Физматгиз, 1962.
10. , Боганек разведка. М., Недра,
1980.
11. Инструкция по расчету фортификационных сооружений на действие
обычных средств поражения. ВСН МО СССР. М., 1980.
12. Об увеличении давления в ударной волне взрыва в
направлении ветра. ПМТФ, 1961, N3, с. 25-35.
13. Об ударных волнах на значительном расстоянии от
места взрыва. Изв. АН СССР, серия ОТН, 1958, N3, с. 165-167.
14. Миронов и сейсмобезопасность сооружений. М., Нед-
ра, 1973.
15. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций
(ОПБ-88), ПНАЭ Г. Госатомэнергонадзор СССР. М., Энер-
гоиздат, 1990.
16. и др. Расчет точечного взрыва с учетом проти-
водавления. Труды Математического института АН СССР. 1957,
т.1.
17. Положение по организации и проведению экспертизы проектных и
других материалов и документации, обосновывающих безопасность
ядерно - и радиационно опасных объектов (изделий) и производств
(технологий). Утверждено приказом N41 Госатомнадзора России от
07 апреля 1994 г. РД.
18. ПиН АЭ - 5.6. Нормы строительного проектирования АС с реакто-
рами различного типа. Госатомэнергонадзор СССР. М., Энергоиз-
дат, 1990.
19. Руководство по проектированию строительных конструкций убежищ
гражданской обороны. ЦНИПромзданий Госстроя СССР, М., Стройиз-
дат, 1982.
20. Справочник взрывника. Под ред. М., Недра, 1988.
21. Справочник проектировщика. Динамический расчет сооружений на
специальные воздействия. М., Стройиздат, 1981.
22. Справочник. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. М.,
Химия, 1990.
23. Таблицы физических единиц. Справочник под ред.
М., Атомиздат, 1976.
24. Учет внешних воздействий природного и техногенного происхож-
дения на ядерно - и радиационно опасные объекты. ПНАЭ
Г/Федеральный надзор России по ядерной и радиацион-
ной безопасности. М., Госатомнадзор России. 1994.
25. Учет чрезвычайных ситуаций, возникающих в результате деятель-
ности человека, при выборе площадок для атомных электростан-
ций. Вена, МАГАТЭ, 1983. Серия 50-CG-S5.
26. , , Громов метеоус-
ловий на интенсивность слабых ударно-воздушных волн взрывов,
ФТПРПИ, 1980, N3, с. 51-55.
27. , Смолий и ударно-воздушные
волны промышленных взрывов, Недра, 1981.
28. Greenland B. J., Knowies J. D. Enviromental consideration of
quarry blasting. The Quarry Managers Journal, 1970, v.54, N10.
29. Gustafsson R. Swedish blasting technique. Geteborg, 1973.
(Имеется русский перевод: Шведская техника взры-
вных работ. М., Недра, 1978).
30. Langefors U., Kihlstrom B. Modern technique of rock blasting.
N.-Y.- L., 1960. (Имеется русский перевод: Киль-
стрем В. Современная техника взрывной отбойки горных пород.
М., Недра, 1968).
3-37
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.1
(Рекомендуемое)
к ............
ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА АНАЛИЗА БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТА ПРИ
ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
_____________________1 ________________________2
|Отобранные в про - | | Постулируемые состояния|
|ектные основы ПВ и ТВ| | объекта |
|_____________________| |________________________|
| |
__|_____________________________|___3
|Возможные сценарии развития событий,|
| расчетные параметры |
|____________________________________|
|
__________________|_________________4
| Перечень элементов, подвергающихся |____
| воздействию, их характеристики | |
|____________________________________| |
| |
Нет __________________|_________________5 |
________| Будут ли повреждены узлы, | |
| | важные для безопасности? | |
| |____________________________________| |
| | Да |
| __________________|_________________6 |
| Нет | Необходимо ли эти узлы для | |
| _______| выполнения основных проектных | |
|| | требований? | |
|| |____________________________________| |
|| | Да |
|| __________________|_________________7 |
|| Нет | Будут ли повреждения недопустимо | |
|| _____| велики с точки зрения обеспечения | |
|| | | безопасности? | |
|| | |____________________________________| |
|| | | Да |
|| | __________________|_________________8 |
|| | | Меры по повышению защищенности |____|
|| | | узлов, важных для безопасности |
|| | |____________________________________|
|| |
|| | ____________________________________9
|| |_____| Дальнейших действий не требуется |
||_______| |
|________| |
|____________________________________|
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.2
к ...........
РЕЗУЛЬТАТЫ РАССМОТРЕНИЯ И АНАЛИЗА ВЕРОЯТНЫХ СЦЕНАРИЕВ
ПОСЛЕДСТВИЙ РЕАЛИЗАЦИИ ИСХОДНЫХ СОБЫТИЙ НА ПЛОЩАДКЕ АС
_____________________________________________________________________
| N | Исходное | Первичные | Вторичные | Перечень |Отметка о |
|п/п| событие | воздействия | воздействия| систем и |обходимости|
| | | на АС | на АС | элементов, |количествен|
| | | | | на которые |ного анали-|
| | | | | может быть |за последс-|
| | | | | оказано |твий воздей|
| | | | | воздействие|ствия |
|___|_____________|_____________|____________|____________|___________|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|___|_____________|_____________|____________|____________|___________|
| | | | | | |
|I |Внешние воз - | | | | |
| |действия | | | | |
| | | | | | |
|1.1|Землетрясение|Колебания |Повреждения |Все системы | Да* |
| |любого генези|основания, |зданий и со-|согласно | |
| |са |деформация |оружений: |классифика- | |
| | |основания |1.Летящие |ции по кате-| |
| | | |предметы |гориям сей- | |
| | | |2. И т. д. |смостойкости| |
| | | | | | |
|1.2|И т. д. | | | | |
| | | | | | |
|II |Внутренние | | | | |
| |воздействия, | | | | |
| |вызванные ава| | | | |
| |рийными ситу-| | | | |
| |ациями на | | | | |
| |площадке АС | | | | |
| | | | | | |
|2.1|Повреждение | Взрыв: |Повреждения |1.ГЦК | Да |
| |ресиверов с |1.ВУВ |зданий и со-|2.И т. д. | |
| |водородом |2.Летящие |оружений: | | |
| | |предметы |1.Главного | | |
| | |3.Пожар |корпуса | | |
| | |4.И т. д. |2.Машинного | | |
| | | |зала | | |
| | | |3.Линий | | |
| | | |связи | | |
| | | |4. И т. д. | | |
| | | | | | |
|2.2|И т. д. | | | | |
| | | | | | |
|III|Внутренние | | | | |
| |воздействия, | | | | |
| |вызванные ава| | | | |
| |рийными ситу-| | | | |
| |ациями в пре-| | | | |
| |делах ЯЭУ, | | | | |
| |внешних по | | | | |
|___|_____________|_____________|____________|____________|___________|
_____________________________________________________________________
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|___|_____________|_____________|____________|____________|___________|
| |отношению к | | | | |
| |защитной обо-| | | | |
| |лочке АС | | | | |
| | | | | | |
|3.1|Пожар в ма - |Огневая на - |Взрыв: |1.Защитная | Да |
| |шинном отде - |грузка |1.ВУВ |оболочка | |
| |лении | |2.Летящие |2.Трубопрово| |
| | | |предметы |ды | |
| | | | |2.1.Питатель| |
| | | | |ная вода | |
| | | | |2.2.И т. д. | |
| | | | | | |
|3.2|И т. д. | | | | |
| | | | | | |
|IV |Внутренние | | | | |
| |воздействия, | | | | |
| |вызванные | | | | |
| |аварийными | | | | |
| |ситуациями | | | | |
| |внутри за - | | | | |
| |щитной обо - | | | | |
| |лочки | | | | |
| | | | | | |
|4.1| | |Взрыв: | | |
| | | |1.ВУВ | | |
| | | |2.Летящие | | |
| | | |предметы | | |
| | | | | | |
|4.2|И т. д. | | | | |
| | | | | | |
|___|_____________|_____________|____________|____________|___________|
* Если в графе 5 оказались системы, важные для безопасности, в гра-
фе 6 записывается "Да". Согласно отметке, сделанной в графе 6, в
"Отчете" должны быть представлены в соответствующих разделах и
главах результаты количественной оценки вероятности событий, па-
раметров воздействий на системы и элементы и показателей стойкос-
ти к воздействиям систем и элементов.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
