劉明君,李 展,謝 偉,尹 青,曾 丹,張亞棟,周 亭
(1.陸軍工程大學(xué)爆炸沖擊防災(zāi)減災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210007;2.73211 部隊(duì),江蘇 南京 211800;3.軍事科學(xué)院國(guó)防工程研究院,北京 100036;4.中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)有限公司,北京 100045;5.東南大學(xué)爆炸安全防護(hù)教育部工程研究中心,江蘇 南京 211189)
炸藥庫(kù)、火藥庫(kù)、油氣庫(kù)、彈藥庫(kù)等危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)在雷電、火災(zāi)、武器打擊等外界作用下,庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存的危險(xiǎn)品易發(fā)生爆炸,引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。“8·12 天津?yàn)I海新區(qū)爆炸事故”導(dǎo)致165 人死亡,798 人受傷,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)70 億元[1];俄烏沖突中,俄軍新卡霍夫卡軍火庫(kù)被烏軍擊中并發(fā)生爆炸,導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡[2]。為確保庫(kù)房發(fā)生爆炸時(shí)周?chē)藛T和環(huán)境的安全,充分利用建設(shè)場(chǎng)地的地形地貌并預(yù)留充足的安全距離,是建設(shè)危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的首要考量[3]。
根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式,典型的危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)可分為地面庫(kù)、地下庫(kù)和覆土庫(kù)[4-8]3 類(lèi)。對(duì)各類(lèi)型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的安全距離已有廣泛研究,并取得了豐富的成果。文獻(xiàn)[4]中指出,地面庫(kù)強(qiáng)度低,需與防護(hù)土堤等防護(hù)設(shè)施配合建設(shè)。地面庫(kù)不能有效限制爆炸沖擊波的傳播和爆炸破片的飛散[4],且不得存儲(chǔ)有整體性爆炸風(fēng)險(xiǎn)的爆炸物[5]。Park 等[9]基于理論分析和數(shù)值計(jì)算比較了地面庫(kù)和地下庫(kù)的安全距離,指出地下庫(kù)的最小庫(kù)間安全距離比地面庫(kù)小62.8%。
地下庫(kù)發(fā)生爆炸時(shí)會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈地震動(dòng),導(dǎo)致相鄰庫(kù)室墻壁剝落并產(chǎn)生破片拋擲,引發(fā)殉爆[5]。云慶[10]、劉桂英等[11]以相鄰庫(kù)室墻壁不發(fā)生剝落為準(zhǔn)則,對(duì)地下庫(kù)覆蓋層的臨界厚度進(jìn)行了研究,得到了相鄰庫(kù)室的最小間距。Sugiyama 等[12-18]通過(guò)縮尺試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)地下庫(kù)爆炸產(chǎn)生的沖擊波進(jìn)行了研究,分析了庫(kù)房洞室長(zhǎng)徑比、口部尺寸及裝藥形狀對(duì)沖擊波的傳播和安全距離的影響。Wu 等[19]通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)不同圍巖條件下的地下庫(kù)內(nèi)爆炸進(jìn)行了研究,提出了估算地下庫(kù)周?chē)鷵p傷區(qū)域、相鄰庫(kù)室之間安全間距和安全埋置深度的經(jīng)驗(yàn)公式。
由于建設(shè)方便、費(fèi)效比優(yōu)良,覆土庫(kù)在危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)建設(shè)中廣泛使用。Weals[20]對(duì)覆土庫(kù)開(kāi)展了4 組大比例爆炸試驗(yàn),得到了防止兩側(cè)及后方庫(kù)房相鄰庫(kù)房殉爆的最小庫(kù)間距離和結(jié)構(gòu)破片的飛散范圍。Oswald[21]認(rèn)為,覆土庫(kù)爆炸破片的飛散范圍與藥室比和庫(kù)房的材料有關(guān)。李錚等[22]通過(guò)縮尺試驗(yàn),研究了丘陵地區(qū)覆土危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)爆炸沖擊波的傳播規(guī)律,指出了該型庫(kù)房爆炸時(shí)沖擊波流場(chǎng)分布的方向性。Kim 等[23]、榮凱等[24]分別通過(guò)縮尺試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算研究了覆土庫(kù)爆炸產(chǎn)生的沖擊波的衰減規(guī)律,表明覆土可在一定程度上限制爆炸沖擊波向庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方傳播,庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的超壓峰值、沖量小于地面庫(kù)爆炸。渡辺萌奈等[25]通過(guò)1∶10 和1∶20 的小比例縮尺爆炸試驗(yàn)對(duì)覆土庫(kù)的爆炸破片進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)覆土越厚爆炸破片的飛散范圍越小。
現(xiàn)有研究結(jié)果表明,危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的安全距離受其結(jié)構(gòu)形式的影響很大:一般情況下,地面庫(kù)安全距離大[5];地下庫(kù)多修建于山體中,可有效減小安全距離,但其建設(shè)受到地形地貌的限制大[4-5];覆土庫(kù)適用范圍廣,其爆炸沖擊波的流場(chǎng)分布具有方向性,與地面庫(kù)相比能在一定程度上減小兩側(cè)及后方的安全距離,但減小程度有限,且破片的方向性不強(qiáng)[5]。雖然上述3 種形式的庫(kù)房已被廣泛研究和應(yīng)用,但仍難以滿足在相對(duì)平坦開(kāi)闊場(chǎng)地且安全距離受限環(huán)境中的建設(shè)需求。
為解決此問(wèn)題,本文中借鑒地下庫(kù)和覆土庫(kù)的結(jié)構(gòu)特征和研究成果,針對(duì)一種新的結(jié)構(gòu)形式的危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù),開(kāi)展3 組縮尺模型野外爆炸試驗(yàn),研究倉(cāng)庫(kù)各組成部分對(duì)爆炸沖擊波傳播和爆炸破片飛散的影響,擬合沖擊波超壓峰值隨比例距離的衰減公式,給出新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的爆炸沖擊波安全距離,以期為平坦場(chǎng)地、安全距離受限的條件下修建危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)提供解決方案。
借鑒地下庫(kù)和覆土庫(kù)爆炸沖擊波和破片具有方向性的特點(diǎn),新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的基本設(shè)想是:修建一種地下淺埋式危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù),庫(kù)房前端朝向允許泄爆方向,庫(kù)房主體上方兩側(cè)和后方一定范圍內(nèi)堆填適當(dāng)高度的土壤,以限制庫(kù)房爆炸對(duì)兩側(cè)及后方的影響,減小庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的安全距離。進(jìn)一步在主體上方堆土中設(shè)置一塊鋼筋混凝土板(稱(chēng)為分配板),使更多的堆土能夠參與抑制爆炸沖擊波傳播,以期分散庫(kù)房爆炸產(chǎn)生的沖擊波荷載。由此,新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)主要由淺埋式庫(kù)房主體、頂部堆土(heaped-up earth cover,HEC)和鋼筋混凝土分配板3 部分組成,如圖1所示。
圖1 新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式Fig.1 Structure of a novel hazards warehouse
庫(kù)房主體的斷面形式為直墻拱,口部朝向開(kāi)闊方向(泄爆方向),前墻外側(cè)少量堆土或不堆土。頂部堆土前低后高,截面形狀為梯形,梯形上底位于裝藥中心后側(cè)。分配板前小后大呈梯形,底面與地面平齊,前端在裝藥中心以前,后端在庫(kù)房主體之后,左右兩端完全覆蓋庫(kù)房主體。前墻外側(cè)設(shè)置運(yùn)輸通道,用于庫(kù)內(nèi)危險(xiǎn)品的運(yùn)輸。
為驗(yàn)證新型庫(kù)房設(shè)計(jì)的合理性,研究分配板和庫(kù)房主體強(qiáng)度對(duì)爆炸沖擊波、爆炸破片的影響,制作了3 組縮尺模型??s尺模型各組成部分如圖2 所示。庫(kù)房主體強(qiáng)度分為“強(qiáng)”“弱”兩種?!皬?qiáng)庫(kù)房”為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),采用C30 混凝土和HRB 400 級(jí)鋼筋;庫(kù)房主體墻壁厚0.10 m,配筋率0.8%,前墻為砌體結(jié)構(gòu);“弱庫(kù)房”為波紋鋼結(jié)構(gòu)。分配板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),尺寸為3.1 m×2.5 m/5.5 m×0.15 m(長(zhǎng)×寬(前/后)×厚),采用C80 混凝土和HRB 400 級(jí)鋼筋,配筋率1.0%。
圖2 試驗(yàn)?zāi)P透鹘M成部分Fig.2 Components of test models
3 組試驗(yàn)?zāi)P头謩e編號(hào)為模型1、2、3。3 組試驗(yàn)?zāi)P晚敳慷淹恋母叨?、范圍、土質(zhì)等情況均一致,模型1 為“弱庫(kù)房”結(jié)構(gòu),無(wú)分配板;模型2 設(shè)置分配板,其余情況同模型1;模型3 為“強(qiáng)庫(kù)房”結(jié)構(gòu),設(shè)置分配板。庫(kù)房主體、分配板及頂部堆土的尺寸及相對(duì)位置如圖3 所示。圖4 為庫(kù)房模型現(xiàn)場(chǎng)照片,模型3 分配板埋在土中,分配板不可見(jiàn)。
圖3 試驗(yàn)?zāi)P图绊敳慷淹脸叽纾▎挝唬簃)Fig.3 Size of the test models and heaped-up earth cover (unit: m)
圖4 試驗(yàn)?zāi)P同F(xiàn)場(chǎng)照片F(xiàn)ig.4 Photos of the test models
根據(jù)新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)儲(chǔ)藥量和爆炸相似律[26],各縮尺試驗(yàn)?zāi)P偷难b藥量均為156 kg,采用柱狀TNT 裝藥,裝藥底面中心與庫(kù)房主體的地面中心重合,如圖5 所示。采用8#電雷管起爆及120 g 傳爆藥柱傳爆。
圖5 試驗(yàn)?zāi)P脱b藥情況Fig.5 Charging of test models
對(duì)比試驗(yàn)?zāi)P?~2,研究分配板對(duì)爆炸沖擊波傳播、爆炸破片飛散的影響;對(duì)比試驗(yàn)?zāi)P?和模型3,研究庫(kù)房主體強(qiáng)度對(duì)爆炸沖擊波傳播、爆炸破片飛散的影響。試驗(yàn)工況如表1 所示。
表1 縮尺試驗(yàn)?zāi)P颓闆rTable 1 Cases of scaled test model
試驗(yàn)測(cè)量了庫(kù)房周?chē)牡孛鏇_擊波壓力分布,并記錄了3 組模型試驗(yàn)的爆炸過(guò)程。
地面沖擊波壓力測(cè)點(diǎn)布置如圖6 所示,以模型的開(kāi)口朝向?yàn)?°方向,沿逆時(shí)針在0°、30°、60°、90°、135°、180°方向分別布置沖擊波壓力測(cè)點(diǎn)。壓力傳感器采用PCB 113 型,如圖7 所示,傳感器測(cè)量面與地面平齊,量程范圍均為0 ~ 0.69 MPa。
圖6 測(cè)點(diǎn)和高速攝像機(jī)布置Fig.6 Locations of gauges and high-speed camera
圖7 沖擊波超壓傳感器Fig.7 Setup of shock wave overpressure sensor
采用IX 黑白高速攝像機(jī)記錄爆炸過(guò)程,拍攝速度為10 000 s-1。使用徠卡FlexLine plus 全站儀統(tǒng)計(jì)爆炸破片的飛散角度和飛散距離。
圖8 給出了高速攝像機(jī)記錄的試驗(yàn)?zāi)P捅ㄟ^(guò)程??蓪⒈ㄟ^(guò)程分為4 個(gè)階段。(1)起爆階段,即炸藥起爆至爆轟產(chǎn)物沖出庫(kù)房口部階段。炸藥起爆后,爆轟產(chǎn)物從庫(kù)房前端沖出,受運(yùn)輸通道阻擋向上傳播,并出現(xiàn)火光。以炸藥起爆時(shí)刻為0 ms,模型1、2、3 出現(xiàn)火光的時(shí)刻分別為0.4、0.4、1.6 ms。(2)前墻破壞階段,即爆轟產(chǎn)物沖出庫(kù)房口部至前墻破壞階段。在炸藥的爆炸作用下,庫(kù)房前墻迅速破壞,爆轟產(chǎn)物泄出并形成火球,伴有沖擊波從庫(kù)房前墻處泄出。模型1、2、3 出現(xiàn)火球的時(shí)刻分別為1.4、1.4、2.7 ms。(3)結(jié)構(gòu)破壞階段,即前墻破壞至頂部堆土開(kāi)始掀起階段。在爆炸荷載作用下,庫(kù)房主體發(fā)生破壞并產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破片,頂部堆土向上掀起,堆土和破片向前、向上飛散。此階段可以清晰地觀察到?jīng)_擊波呈橢球形向外傳播,橢球球心位于前墻處,沖擊波從頂部堆土上方、兩側(cè)繞射至庫(kù)房后側(cè)。試驗(yàn)?zāi)P?、2、3 頂部堆土開(kāi)始掀起的時(shí)刻分別為47.7、54.2、72.8 ms,頂部堆土開(kāi)始掀起時(shí),沖擊波波陣面已在高速攝像機(jī)畫(huà)面外。(4)破片、堆土飛散階段,即頂部堆土掀起至堆土、破片落地階段。此階段結(jié)構(gòu)破片向前飛散,頂部堆土從前至后被掀起、拋灑。
圖8 各試驗(yàn)?zāi)P透咚贁z像圖像Fig.8 High-speed camera photos of the three tests
爆炸過(guò)程中,3 組試驗(yàn)?zāi)P偷谋_擊波均以庫(kù)房前墻處為中心向外傳播,爆炸破片向前、向上飛散,說(shuō)明本文中提出的庫(kù)房形式改變了爆炸沖擊波傳播和破片飛散的方向,達(dá)到了定向泄爆的目的。
提取3 組試驗(yàn)?zāi)P椭懈鳒y(cè)點(diǎn)的沖擊波超壓峰值,并與TNT 在軟質(zhì)地面爆炸的經(jīng)驗(yàn)公式[27]計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。經(jīng)驗(yàn)公式[27]為:
式中:p為超壓峰值,MPa;Z為比例距離,m/kg1/3。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)與對(duì)比結(jié)果如圖9 所示。由圖9 可知,試驗(yàn)測(cè)得的超壓峰值隨比例距離的增大呈對(duì)數(shù)衰減,這與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果趨勢(shì)一致,主要由TNT 爆炸產(chǎn)生的沖擊波在空氣中擴(kuò)散衰減造成的。對(duì)比不同方向的超壓峰值發(fā)現(xiàn),同一比例距離處超壓峰值隨角度增加而減小。例如,比例距離為1.39 m/kg1/3處,模型1、2、3 在180°方向的超壓峰值分別為0°方向的23%、12%、9%,比例距離為13.23 m/kg1/3處,模型1、2、3 的超壓峰值分別為0°方向的59%、43%、25%,說(shuō)明爆炸沖擊波傳播過(guò)程具有明顯的方向性。
圖9 各試驗(yàn)?zāi)P统瑝悍逯礔ig.9 Peak pressure of the three tests
3 組試驗(yàn)?zāi)P偷谋ㄆ破植荚趲?kù)房前側(cè)-90°~90°方向范圍內(nèi),如圖10 所示。模型1 的典型破片為4 塊波紋鋼破片,其中3 塊分布在-30°~30°范圍內(nèi),飛出較遠(yuǎn)的一塊在45°方向;模型2 的爆炸破片主要分布在-30°~30°范圍內(nèi);模型3 的爆炸破片集中分布在-60°~60°范圍內(nèi)。由此說(shuō)明,3 組試驗(yàn)?zāi)P捅ㄆ破姆植季哂忻黠@的方向性,符合定向泄爆的預(yù)期。
圖10 爆炸破片分布圖Fig.10 Distribution of explosion debris
對(duì)比各組試驗(yàn)?zāi)P偷钠破瑪?shù)量及分布范圍發(fā)現(xiàn),混凝土庫(kù)房的破片數(shù)量和飛散距離遠(yuǎn)大于波紋鋼庫(kù)房,最大飛散比例距離達(dá)32.8 m/kg1/3,是模型1 的2.5 倍。這表明波紋鋼材料延展性好,在庫(kù)房?jī)?nèi)爆炸作用下形成的破片體積大、數(shù)量少,而鋼筋混凝土材料延展性差,在爆炸荷載作用下,易形成大量破片。
為定量研究新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)爆炸沖擊波的方向性及分配板、庫(kù)房主體強(qiáng)度對(duì)沖擊波傳播的影響,對(duì)比3 組試驗(yàn)?zāi)P驮谕环较蛏系某瑝悍逯?,如圖11 所示。
圖11 沖擊波超壓峰值、地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式及擬合公式Fig.11 Peak pressures, empirical formula and fitting functions of shock waves
由圖11 可知,在0° ~ 180°方向上,模型1 測(cè)得的沖擊波超壓峰值均小于地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]的計(jì)算結(jié)果,且在135°和180°方向上更明顯。如比例距離為2.78 m/kg1/3處,相較于地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]計(jì)算結(jié)果,模型1 的超壓峰值降低了54% ~ 76%。
對(duì)比試驗(yàn)?zāi)P?、2 各方向的沖擊波超壓峰值發(fā)現(xiàn),在頂部堆土、庫(kù)房強(qiáng)度等條件相同的情況下,分配板提高了模型2 在0°、30°方向的超壓峰值。比例距離為2.78 m/kg1/3處,模型2 的超壓峰值分別為64.42、72.04 kPa,相較于模型1 的60.15、62.13 kPa 分別高出了7%和16%;60°方向上,模型2 與模型1 的超壓峰值相差不大,平均相差0.5%;90°方向上,比例距離大于2.04 m/kg1/3時(shí),模型1、2 的超壓峰值平均相差不足2%;135°、180°方向上,模型2 各測(cè)點(diǎn)的超壓峰值相較于模型1 明顯更低,如比例距離為3.25 m/kg1/3處,模型2 的超壓峰值分別為19.55、17.65 kPa,分別是模型1 的73%(26.68 kPa)和68%(26.11 kPa)。這表明分配板能夠進(jìn)一步增強(qiáng)庫(kù)房的定向泄爆性能,顯著降低了庫(kù)房側(cè)后方、正后方的超壓峰值,減小了該方向的安全距離。分配板在庫(kù)房爆炸作用下的運(yùn)動(dòng)變形是與爆炸沖擊波傳播強(qiáng)耦合的過(guò)程[28]:在爆炸作用下分配板向上運(yùn)動(dòng)并向后翻轉(zhuǎn),期間發(fā)生變形、破壞,但其結(jié)構(gòu)響應(yīng)與破壞遠(yuǎn)滯后于沖擊波傳播;當(dāng)沖擊波作用于分配板時(shí),由于鋼筋混凝土材料強(qiáng)度高、波阻抗大[27],分配板使更多的堆土能夠參與抑制爆炸沖擊波向四周擴(kuò)散,起到了分散爆炸荷載的作用,阻擋沖擊波向庫(kù)房后方傳播。
對(duì)比試驗(yàn)?zāi)P?、3 的超壓峰值發(fā)現(xiàn),鋼筋混凝土庫(kù)房主體可減小庫(kù)房?jī)蓚?cè)、后方的沖擊波超壓峰值,135°和180°方向尤為明顯。以180°方向?yàn)槔?,比例距離為2.78 m/kg1/3處,模型3 的超壓峰值為13.83 kPa,相較于模型2 的23.04 kPa 減小了40%;比例距離為7.19 m/kg1/3處,模型3 的超壓峰值為5.67 kPa,不足模型2 超壓峰值的50%(11.51 kPa)。這表明庫(kù)房主體的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度會(huì)影響沖擊波傳播,可歸結(jié)于兩方面因素:(1)相較于模型2,模型3 庫(kù)房主體強(qiáng)度更高,前墻(砌體)強(qiáng)度與庫(kù)房主體其他部分(鋼筋混凝土)強(qiáng)度相差較大,爆炸沖擊波作用于庫(kù)房主體時(shí),前墻迅速破壞并發(fā)生泄爆,沖擊波與爆轟產(chǎn)物從前墻泄出,從而減小了庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的超壓峰值;(2)鋼筋混凝土庫(kù)房主體在破壞過(guò)程中能夠消耗更多的爆炸沖擊波能量,遲滯了庫(kù)房前部上方覆土掀開(kāi)的過(guò)程,從而降低了庫(kù)房外側(cè)的爆炸荷載。
對(duì)圖11 中各方向沖擊波超壓峰值隨比例距離的衰減規(guī)律進(jìn)行公式擬合,以超壓峰值0.10、0.05 和0.02 MPa 作為沖擊波對(duì)人員的重傷、輕傷和安全的毀傷閾值[29-30],繪制沖擊波超壓對(duì)人員的毀傷范圍,如圖12 所示。
由圖12 可知,模型1 后方的沖擊波安全距離顯著小于地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]的計(jì)算結(jié)果。135°、180°方向上,沖擊波對(duì)人員的安全距離分別為4.16 和4.37 m/kg1/3,相較于地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[26]的計(jì)算值(8.38 m/kg1/3)分別減小50%和48%。這與淺埋式庫(kù)房主體和頂部堆土形狀有關(guān):淺埋式庫(kù)房主體限制了爆炸沖擊波向兩側(cè)及后方傳播;前低后高的堆土形式致使堆土前端強(qiáng)度弱、后端強(qiáng)度高,有利于沖擊向前泄出,促進(jìn)庫(kù)房?jī)?nèi)爆炸的定向泄爆,顯著減小庫(kù)房90° ~ 180°方向的沖擊波安全距離。
圖12 各試驗(yàn)?zāi)P蜎_擊波超壓峰值等值線及對(duì)比Fig.12 Isolines and comparison of peak pressures of the test models
對(duì)比試驗(yàn)?zāi)P?、2 的沖擊波安全距離,發(fā)現(xiàn)135°、180°方向上,模型2 的沖擊安全距離分別為3.38、3.07 m/kg1/3,相較于模型1 的4.16 和4.37 m/kg1/3分別減小了19%和30%;與地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]相比分別減小了60%和63%。由此說(shuō)明,分配板能有效減小庫(kù)房后方的沖擊波安全距離。對(duì)比試驗(yàn)?zāi)P?、3 的沖擊波安全距離,發(fā)現(xiàn)135°、180°方向上,模型3 的沖擊波安全距離分別為2.40、1.91 m/kg1/3,較模型2 的3.38 和3.07 m/kg1/3分別減小了29%和38%;與地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]相比,分別減了71%和77%。由此說(shuō)明,相較于波紋鋼庫(kù)房主體,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)顯著減小了庫(kù)房后方的沖擊波安全距離。
對(duì)比試驗(yàn)?zāi)P? 與覆土庫(kù)[24]的沖擊波安全距離,發(fā)現(xiàn)135°、180°方向上,覆土庫(kù)[24]的沖擊安全距離分別為4.13、4.27 m/kg1/3,分別為模型3 的1.72 倍和2.24 倍。由此說(shuō)明,相較于覆土庫(kù)[24],新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)可使庫(kù)房后方的沖擊波安全距離減小約50%。
針對(duì)一種新的結(jié)構(gòu)形式的危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)開(kāi)展了縮尺模型試驗(yàn),驗(yàn)證了新型結(jié)構(gòu)形式的合理性,并分析了主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和鋼筋混凝土分配板的影響,得到以下主要結(jié)論。
(1)新型危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)可有效實(shí)現(xiàn)定向泄爆,減小爆炸沖擊波和破片對(duì)庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的影響范圍,與地面爆炸經(jīng)驗(yàn)公式[27]相比,庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的安全距離最大可減小77%;與覆土庫(kù)[24]相比,庫(kù)房?jī)蓚?cè)及后方的安全距離可減小約50%。
(2)頂部堆土能有效限制爆炸沖擊波的傳播和爆炸破片的飛散,使爆炸破片集中分布在庫(kù)房前側(cè),并減小沖擊波在庫(kù)房后方的安全距離。
(3)分配板是新型倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分,能夠加強(qiáng)定向泄爆效果、減小庫(kù)房前側(cè)爆炸破片的飛散角度,并使庫(kù)房后側(cè)的安全距離進(jìn)一步減小30%。
(4)與波紋鋼庫(kù)房主體相比,鋼筋混凝土庫(kù)房主體后側(cè)的安全距離最大可減小38%,但產(chǎn)生的破片數(shù)量更多,且向庫(kù)房前端的飛散距離更遠(yuǎn)、分布范圍更大。