CC BY
30
3/2009_М|ВУТНИК
ОСОБЕННОСТИ ВЗРЫВНЫХ ЯВЛЕНИИ В ПЕШЕХОДНЫХ ПЕРЕХОДАХ
A.A. Комаров, Е.В. Бажина
МГСУ
Террористические акты стали распространенным методом оказания политического давления на демократические структуры нашей страны. Учитывая, что целью любого террористического акта является создание максимального резонанса в обществе при минимальных затратах и при минимальном риске, наиболее эффектным и впечатляющим является взрыв. Для этого могут использоваться места массового скопления людей, к которым относятся пешеходные переходы.
Особенности формирования взрывных нагрузок при взрывах конденсированных взрывчатых веществ (ВВ) типа тротила, аммонала, аммонита и т.п. заключаются в следующем. Конденсированные ВВ отличаются высокой плотностью (свыше 500кг/м3) и высокой скоростью детонации. Давление в детонационной волне пропорционально плотности ВВ и квадрату скорости детонации D. Поэтому конденсированные ВВ обладают, благодаря развивающемуся высокому давлению при взрыве, сильным бризантным (дробящим) действием. Например, при взрыве ТНТ (тротила), имеющего плотность равную 1600кг/м3 и скорость детонации 7000м/с, давление взрыва составляет около 20000000кПа (около 200000атм).
Основным поражающим фактором при взрыве ВВ является ударная волна, интенсивность которой зависит от следующих параметров: типа ВВ; его массы; расположения заряда относительно твердых поверхностей; расстояния от точки наблюдения до места взрыва.
Нормирование степени разрушения строительных конструкций и поражения людей (СР) при воздействии воздушной ударной волны (ВУВ) проводится в зависимости от избыточного давления во фронте ВУВ (ЛРф ) и импульса фазы сжатия (I), т.е.
CP = CP(ЛРф,1) [1]. Кроме этого степень разрушения и степень поражения людей зависит от соотношения между периодом собственных колебаний строительной конструкции TC и длительностью фазы сжатия ВУВ Т+.
Для определения величины нагрузки, действующей на плоские поверхности, перпендикулярные направлению распространения ударной волны (например, остекление в стенах зданий), необходимо учитывать отражение ВУВ.
При волнах малой интенсивности (менее 100 кПа), что характерно для рассматриваемого случая, давление отражение составляет удвоенное значение падающей волны [2], т.е. выполняется принцип суперпозиции. Это позволяет использовать некоторые сведения из линейного приближения общих уравнений газовой динамики.
Наличие ограждающих конструкций на пешеходных переходах приводит к многократному переотражению ВУВ, что значительно изменяет исходные характеристики нагрузки.
ВЕСТНИК 3/2009
Данное явление можно проиллюстрировать следующим образом. На жесткой поверхности нормальная составляющая скорости потока должна быть равна нулю, т.е. должно выполняться условие не протекания через поверхность газа. Указанное условие будет удовлетворено, если симметрично поверхности установить такой же заряд, который называется «фиктивным» (рисунок 1). Для моделирования одной плоской поверхности (например, наземный взрыв) необходим один фиктивный заряд; при расположении заряда вблизи двух перпендикулярных поверхностей (например, пол и стена) необходимо три фиктивных заряда, а при расположении заряда в углу уже необходимо иметь семь фиктивных зарядов. Поэтому при расположении заряда вблизи жесткой поверхности в произвольной точке пространства всегда наблюдается наложение прямого и отраженного сигнала (ВУВ), что иллюстрирует рисунок 1. При этом время задержки между прямым и отраженным сигналами зависит от координаты точки наблюдения и расстояния Б. Очевидно, что при (0=0) время задержки между прямым и отраженным сигналами равно нулю. Следствием этого интенсивность (амплитуда) ВУВ при наземном взрыве (0=0) удваивается, а при взрыве ВВ в углу (0=0) - увеличивается в восемь раз. Соотношение между амплитудами прямого и отраженного сигналов определяется отношением между расстоянием от точки наблюдения до заряда (Я) и расстоянием О. При Я>>0 амплитуды прямого и отраженного сигналов практически совпадают.
Бесконечное количество отражений от жестких стен (или бесконечное число фиктивных зарядов) приводит к доминированию отраженных ВУВ над ВУВ от самого заряда. Особенно это относится к удаленным от заряда расстояниям. Поэтому параметры ВУВ на наиболее интересующих нас от заряда ВВ расстояниях полностью определяются отраженными от стен ВУВ или размерами самого канала (перехода) и мощностью заряда. На рисунке 2 приведены параметры ВУВ на различных расстояниях от заряда (5 и 25м). Рассмотрены случаи наземных взрывов 5кг ВВ (ТНТ) в переходе и в атмосфере. Видно, что на расстоянии 5м от заряда (область поражения человека) амплитуда, отраженных от стен перехода ВУВ, не превышает амплитуду прямой ВУВ. В суммарной ВУВ появляются дополнительные пики давления, что приводит к росту импульса, являющегося одним из поражающих факторов ВУВ. На расстоянии 25м от заряда (область массового разрушения стекол остекленных переходов) параметры ВУВ полностью определяются процессами отражениями.
В результате можно сделать следующий вывод. В пешеходных переходах происходит многократное отражение ВУВ от стен, пола, потолка и т.д. В итоге это приводит, во-пер-
Жеггкая пииерхшкп,
Рис. 1.
3/2009 ВЕСТНИК
Рис. 2.
вых, к усилению интенсивности ВУВ, во-вторых, к увеличению ее продолжительности и, в-третьих, меняется ее форма: появляются дополнительные импульсные составляющие.
Перечисленные физические особенности формирования взрывных нагрузок в пешеходных переходах необходимо учитывать при разработке технических средств, направленных на уменьшение человеческих жертв и снижение ущерба при возникновении динамических воздействий на строительные конструкции и особенно на ограждающие конструкции в виде остекления на пешеходных переходах через автомобильные, железнодорожные, водные пути. Осколки стекол при разрушении от воздействия на них ВУВ являются основным поражающим фактором людей.
Одним из способов повышения устойчивости стекол к взрывным нагрузкам является их оклеивание (с внутренней стороны) пленочным покрытием. Это мероприятие резко повышает прочность стекол по отношению к внешним нагрузкам и исключает образование осколков.
Литература
1. Справочник проектировщика. Динамический расчет сооружений на специальные воздействия. - М.: Стройиздат, 1981. 248с.
2. Садовский М.А. Механическое действие воздушных ударных волн взрыва по данным экспериментальных исследований - в кн. Физика взрыва., №1, М., изд. АН СССР, 1952.
Ключевые слова: взрыв, взрывчатое вещество, устойчивость, чрезвычайные ситуации, взрывные нагрузки.
Статья представлена Редакционным советом «Вестника МГСУ»
