Приложение 8. Параметры сейсмовзрывных волн

Приложение 8
(справочное)

Параметры сейсмовзрывных волн

В приложении 8 определяются параметры сейсмовзрывных волн, распространяющихся в грунтах при взрыве стационарно расположенного ВВ. Энергия остальных источников ВУВ (ВВ на транспортных средствах, ГВС и ТВС, резервуары со сжатым газом, подземные резервуары с ГВС и ТВС) передается практически только в воздушное пространство.

I. Безопасность зданий и сооружений

Безопасность зданий и сооружений обеспечивается при выполнении соотношения

uu _пр (8.1)

где u и u _пр - максимальная массовая скорость в грунтовом массиве (на уровне сооружения) и предельно допустимая скорость колебания грунта в основании сооружения.

Максимальная массовая скорость в грунтовом массиве определяется по формуле

, м/с. (8.2)

В формуле (8.2) коэффициенты k _u, k _m, k _q, k _h и n определяются так:

, ,

, , n=2/21R ^-0,05,

где - v коэффициент Пуассона грунта в месте взрыва; - плотность грунта в месте взрыва, т/м; C _p - скорость распространения продольных волн в грунте в месте взрыва, м/с; - приведенное расстояние от места взрыва до сооружения, м/кг ^1/3, определяется по формуле (3.1) Приложения 3; индекс "осн" относится к характеристикам грунтов в основании сооружения; если и C _p известны в целом для площадки, то принимаем k _m равным единице, - коэффициент, определяемый по табл. 3.1 Приложения 3, M _ВВ - масса ВВ, Q _фор - масса ВВ, равная 1 т; коэффициент k _q необходимо определять, если M _ВВ отличается от Q _фор более, чем на три порядка, в противном случае k _q=1; , z ₀ - координата центра тяжести ВВ (глубина заложения ВВ, положительна по направлению к центру Земли), r ₀₀ - радиус эквивалентного сферического заряда, равный ; при расположении ВВ на поверхности земли принимаем .

Коэффициент k _g зависит от уровня грунтовых вод H _гр и определяется по табл. 8.1.

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 относить 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 четвертому классу - здания гражданского и промышленного строительства, нарушения в которых не угрожают жизни и здоровью людей или повреждению установленного оборудования.

Таблица 8.1

Значение коэффициента k _g

Грунт	H гр	k g
Скальный ненарушенный	-	1
Скальный нарушенный толщиной 1 - 2 м	-	1,6
Песчано-глинистые отложения толщиной более 30 м	10	1
	7,5	1,2-1,5
		2
Песчано-глинистые отложения толщиной до 30 м	10	1,2-1,5
	7,5	2,0
		2,5-3,0
Насыпной слой толщиной до 5 м	-	3,5
	Сильно обводненный	5,0

Суммарный ранг объекта определяется согласно СНиП и выражается суммой четырех частных рангов P=P _с+P _м+P _т+P _у. Значения ранга P _с, характеризующего состояние объекта, приведены в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Значения ранга P _с

Характеристика состояния сооружения	P с
Качество строительных работ хорошее. Отсутствуют какие-либо нарушения и остаточные деформации	0
В стенах или заполнителе имеются небольшие трещины	1
Имеются значительные трещины в стенах, заполнителе или каркасе	2
Имеются трещины в стенах и в каркасе	3

Значения ранга P _м, характеризующего тип материала стен или заполнителя, приведены в табл. 8.3.

Таблица 8.3

Значения ранга P _м

Материал стен или заполнителя	P м
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 _т=0, для зданий с несущими стенами P _т=1.

Величина P _у - ранг, зависящий от наличия антисейсмических усилений. Для зданий, не имеющих антисейсмических усилений, P _у=1.

Для зданий с антисейсмическими усилениями, рассчитанными на колебания от семибалльного землетрясения, P _у=0. При антисейсмических усилениях, рассчитанных на более высокую балльность, для каждого последующего балла вычитается единица.

В табл. 8.4 приведены значения (в мм/с) величины предельно допустимой скорости колебаний сооружений различных классов и суммарных рангов.

При практических расчетах по определению безопасных расстояний или максимального заряда ВВ неравенство (8.1) сводится к трансцендентному уравнению относительно :

, (8.3)

где: X=u _пр/(k _uk _mk _qk _hk _g).

Таблица 8.4

Величина предельно допустимой скорости колебаний сооружений

k	Суммарный ранг, P
	-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

Безопасность зданий и сооружений обеспечивается, если , где определяется 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 которого отложены значения вероятности сохранения зданий и сооружений W, а по оси абсцисс - величина C=u/u _пр.

Таблица 8.5

Корни уравнения

х		X		X		X		X
1,70	0,788	0,2	2,13	1,50 -2	8,27	9,0 -4	46,8	1,0 -4	240
1,5	0,834	0,1	3,01	1,25 -2	9,16	8,0 -4	50,7	9,0 -5	262
1,25	0,904	0,09	3,17	1,0 -2	10,4	7,0 -4	55,6	8,0 -5	289
1,0	1,0	0,08	3,38	8,0 -3	11,9	6,0 -4	61,9	6,0 -5	369
0,9	1,05	0,07	3,61	6,0 -3	14,0	5,0 -4	70,4	4,0 -5	528
0,8	1,11	0,06	3,91	4,0 -3	17,9	4,0 -4	82,7	2,0 -5	1012
0,7	1,18	0,05	4,30	3,0 -3	21,4	3,0 -4	102	1,0 -5	2056
0,6	1,26	0,04	4,83	2,0 -3	27,7	2,5 -4	117	7,5 -6	2816
0,5	1,38	0,03	5,64	1,5 -3	33,3	2,0 -4	139	5,0 -6	4493
0,4	1,53	0,02	7,04	1,25 -3	37,6	1,5 -4	173	2,5 -6	1078
0,3	1,75	0,018	7,58	1,0 -3	43,6	1,25 -4	200	1,0 -6	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 суглинки, C _р=800 м/с, v = 0,35, =1,4 т/м ³. Суммарные ранги P 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.

; k _h0,25,

k _m=k _q=k _g=1.

Используя интерполяцию, по табл. 8.5 находим R = 18,6. Следовательно, минимальное расстояние от объекта до склада ВВ

м,

где коэффициент согласно приложению 3 равен 1,5. Для сравнения приведем вычисленное по формуле (3.4) приложения 3 давление во фронте ВУВ P _ф=6,06 кПа, соответствующее .

II. Определение кинематических параметров сейсмовзрывных волн

В случае сферического источника продольных монохроматических волн выражение для комплексной частотной характеристики M _p() удается выписать в явном виде [10]. Так, для идеально упругой среды имеем

. (8.4)

Соответственно вектор смещения w _p в этом случае:

w _p=(R ₀d ₀)/rM _p()r/rexp (i). (8.5)

В формулах (8.4-8.5) приняты следующие обозначения:

 _ор=2C _s/R ₀ - частота с