人工燃气爆炸与中毒事故危害定量比较分析

分析了人工燃气在管道输送时泄漏的爆炸与中毒的危险特性,利用概率函数形式估算了爆炸和中毒事故不同影响程度的伤害区域即致死区、重伤区、轻伤区的临界值.其中爆炸伤害区域以肺出血、耳鼓膜破裂为临界超压值依据;中毒伤害区域则以一氧化碳毒性为依据.最后根据各级临界超压值选用蒸气云爆炸模型,根据各级临界浓度值选用高斯模型及其发展出的特殊气象条件下的大气扩散模式进行事故后果分析,并对人工燃气的这两种事故的结果加以定性、定量比较.     

爆炸冲击作用下节段拼装桥墩反射超压分布规律分析∗

分析桥墩在爆炸冲击作用下的反射超压是研究其动态响应的基础。采用 ANSYS/LS‐DYNA 建立节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型,并通过既有试验来验证建模方法的可靠性。以桥墩结构形式、节段数目、爆炸比例距离及爆心高度等为设计变量,分析其对节段拼装桥墩冲击波反射超压分布规律的影响。研究结果表明：爆炸冲击作用下节段拼装桥墩的反射超压分布规律与整体现浇桥墩有显著差别;在桥墩节段数目及爆心高度不变的情况下,桥墩反射超压随比例距离的减小而增大;当爆炸高度接近桥墩接缝时,接缝位置处会产生相当大的反射超压;基于分析数据,拟合得到不同比例距离爆炸作用下节段拼装桥墩和整体式桥墩反射超压分布的简化计算公式, 可为研究桥墩受爆的动态响应及其抗爆设计提供参考。     

燃气爆炸作用下地下综合管廊动力响应模拟

针对地下综合管廊结构的抗爆性能,依托某工程实例,建立综合管廊结构在燃气爆炸荷载作用下的三维有限元模型,确定燃气爆炸荷载曲线及其在地下管廊上的加载方式,分析了地下管廊在燃气爆炸荷载作用下的动力响应,讨论了燃气爆炸荷载峰值、持时等主要参数对地下管廊衬砌动力破坏特征的影响。结果表明,燃气爆炸荷载作用下,管廊衬砌的损伤破坏具有局部性和弱传递性;当超压峰值小于0.2 MPa,管廊损伤程度不大;随燃气爆炸荷载峰值的增大,管廊衬砌的损伤程度逐渐加重,达到0.7 MPa时,即便较短持时,燃气室也将出现明显破坏;随燃气爆炸荷载持时的增大,管廊结构损伤破坏加重;相同冲量时,荷载达到峰值时间越短,管廊衬砌的损坏范围和损伤程度越大。     

有毒气体扩散模型在事故救援中的应用

针对近年来日益增多的危险化学品泄漏事故,对国内外常见的有毒气体扩散模型进行了简要论述,在分析其各自特点的基础上,从事故救援需求的角度,提出了一种基于高斯模型的有毒气体泄漏扩散算法;基于GIS实现了有毒气体扩散的动态仿真,可较好地预测扩散造成的危害范围.实例分析了一定气象条件、地形特征和时间序列下,危险化学品泄漏后有毒气体浓度的分布情况,为辅助救援人员合理划定警戒区域、及时采取有效措施组织抢险救援行动,提供了一种行之有效的方法.     

格栅式防爆网在建筑防爆中的应用及防爆性能

分析现有建筑防爆方法的不足,提出一种新的防爆概念,即在建筑周围设置一道防爆网,可以同时解决场地限制和防爆问题。应用LS-DYNA有限元程序建立方孔格栅式防爆网的爆炸模型,对防爆网防护范围内的冲击波压力进行了数值模拟,得到了压力场分布,并与无防护网情况进行比较。结果表明:防爆网可以有效减小爆炸对建筑的冲击,但防爆效果与其和建筑之间的距离有关;防爆网与建筑之间的距离增大时,冲击波超压减小率减小,但减小率分布的均匀性会显著改善,适当增加防爆网和建筑之间的距离,可获得良好防爆效果;防爆网紧邻建筑时,冲击波超压减小率等值线分布与防爆网的网格一致,孔边的冲击波超压减小率要大于孔中心的数值,防爆网可有效减轻爆炸对窗户玻璃边角的冲击,减小爆炸对玻璃的伤害。     

考虑典型密集建筑群影响的爆炸超压空间分布规律分析

爆炸已逐渐成为影响人们生活的典型灾害,一旦在建筑密集的城市环境中发生爆炸事故,相应灾后评估工作是十分重要的,而爆炸灾害评估与爆炸超压空间分布密切相关。提出了一种与空间分布相关的爆炸灾害评估方法,明确考虑建筑群影响的爆炸波传播机制及其影响因素分析,研究爆炸波能量衰减规律以及具有时变特点的超压空间分布规律,确定与破坏程度密切相关的3种典型超压影响范围。根据超压影响范围对单体建筑物以及密集建筑群中同一建筑物进行分区,确定3种区域的等压线位置,界定爆炸的影响范围。利用LS-DYNA软件进行模拟分析,分别建立炸药在刚性地面上单体建筑物及密集建筑群爆炸响应有限元分析模型,绘制建筑物上的等压曲线,得出影响建筑物上超压分布的主要因素主要为比例距离和建筑群密集程度。     

基于大孔模型的天然气管道泄漏火灾模拟分析

为探究天然气管道泄漏规律并界定天然气喷射火热辐射、爆炸超压的影响程度,基于高斯烟羽大孔泄漏模型确定了天然气泄漏量和泄漏速率,采用SHELL喷射火模型与TNT当量爆炸模型模拟分析了不同工况下喷射火热辐射强度半径和晚期爆炸超压半径。通过对实例模拟结果分析可知：天然气泄漏孔径的大小与大气环境稳定程度,前者对天然气火灾的影响作用较为显著。参照火灾伤害阈值表能够界定火灾伤害等级与环境破坏程度。PHAST平台能全面、直观的模拟天然气泄漏火灾的强度与范围,其结果能够为现场安全评价、制定管道火灾应急预案提供相应的参考。     

石化装置泄漏易发性预测方法应用研究

石化装置具有连续化、大型化、复杂化、高参数运行和高能量储备的特点,稍有失误或失控,就可能发生泄漏导致火灾、爆炸和毒物污染事故。结合典型石化装置的工艺特点分析了影响其失效的主要因素,应用挪威DNV船级社泄漏频率预测软件LEAK建立了典型石化装置泄漏危险预测模型。对某石化厂脱甲烷塔及其附属管线发生泄漏事故的频率进行了详细的分析和模拟,得到了待评价系统泄漏事故发生的频率、典型泄漏孔径和平均泄漏孔径等基本信息,结合国家和行业相关标准提出了泄漏等级划分建议,在此基础上对该系统检测方案进行了改进。应用表明所构建的典型石化装置泄漏危险预测模型具有良好的可行性。     

LNG储罐低温泄漏实验

本实验以1 200 mm×8 00 mm×2 000 mm预应力实验结构为研究对象,制成500 mm×250 mm×2 000 mm的304白钢内罐,通过连续注入-196℃液氮,采用实验和ANSYS Workbench软件仿真模拟两种方法,获得动态泄漏过程温度场和应力场分布,探寻温度场和应力场分布变化规律。结果表明:在整个泄漏实验过程中混凝土结构温度先略有上升,随后温度迅速降低至平衡,待储罐低温液体挥发后温度极其缓慢回升至原温度场;在数值仿真分析中,随着储罐内泄漏液面不断升高,实验混凝土结构温度场温度迅速降低,等效应力场急速增大;低温液体泄漏液面升高时,混凝土结构温度与混凝土测点距储罐水平距离呈五次多项式定量关系。     

城市燃气管线风险评估

城市燃气管线是城市的重大危险源,事故后果多为燃气泄漏后发生的火灾、爆炸造成人员伤亡及建筑物坍塌,其风险评估方法的研究对于燃气管线的风险管理非常重要.对管线发生断裂的事故概率及其热辐射伤害进行了分析.引入了管线的致死长度,并定义其为在此管线长度内的失效能对特定地点的人产生致死效应.在此基础上,进行了个人风险的定量计算,即管线失效率与致死长度的乘积,并基于个人风险的可接受水平确定了管线的危险距离,为抢险救援工作提供参考.     

雷静电作用下储气库安全危害分析

为保障能源储备安全,探究雷电和静电对储气库安全的影响。根据雷电和静电理论,构建储气库雷静电概率模型,分析雷静电对储气库的影响。考虑天然气扩散的特殊性,选取高斯烟羽模型预测气体扩散范围,并结合闪火后果准则对闪火危害范围进行分析,构建CCPS-BST模型对爆炸危害范围预测,分析风速及大气稳定度对三种危害后果的影响。结果表明,雷静电会增加储气库泄漏后发生闪火和爆炸的概率,气体扩散范围和闪火后果沿主导风向呈梭形分布,蒸气云爆炸后果由中心向四周扩散,三种危害范围都与风速和大气稳定度呈相反的变化。研究结果可为多因素下储气库安全分析研究提供参考,为降低灾害后果和维护储气库的日常安全提供了理论依据。     

爆炸波在地铁车站中的传播规律研究

应用LS-DYNA软件建立了北京比较典型的2层地铁车站有限元模型,通过数值模拟方法分析地铁车站发生内部爆炸时,爆炸波在地铁车站内部的传播规律。研究表明:①在0.3m/kg~(1/3)Z1.6m/kg~(1/3)范围内,车站内部超压峰值可用Henrych经验公式估算;②爆炸波在地铁车站的封闭空间不断出现反射、绕射现象,使得结构构件遭受多次冲击作用;③楼梯口起到了一定的泄爆作用。本文研究结果可供地铁车站的抗爆设计与安全分析参考。     

滨海软土中爆炸冲击对盾构隧道的影响研究∗

随着地下工程与城市管网的布设日益发展,在规划设计阶段往往需要考虑潜在发生的安全事故影响,确定安全距离。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合天津滨海新区饱和软土特点,分析了可能发生的燃气管线爆炸所产生的冲击荷载对土中埋置盾构隧道的结构安全影响。运用有限元数值模拟,得到了隧道与管线的间距—隧道结构振速峰值的曲线关系;通过对标相关规范的振速限制,得到不同燃气压力下隧道—管线的安全避让距离关系。结果表明:随着燃气管道压强的增大,隧道—管线的安全避让距离呈现先增大后平稳的趋势。结论对于爆破与防护工程设计均具有重要的参考价值。     

植物根系固土作用对崩岗稳定性影响的数值模拟

植物护坡是防治崩岗侵蚀的重要方法,为了研究根系固土作用对鄂东南通城县崩岗崩壁稳定性的影响,将根系简化为主直根型,通过室内试验得到崩壁各土层的力学参数,应用Abaqus程序构建造林崩壁稳定性分析模型(将崩壁坡面以直线近似替代),分别计算了主根系长度、种植间距、根系布置位置、主根入土方位、侧根分支角度、根系相对加固位置的变化对崩壁稳定安全系数的影响。模拟结果表明:在控制崩壁植物根系单变量变化的条件下,主根长度越大,崩壁的安全系数越大;安全系数与种植间距之间呈双折线负相关关系;安全系数随着侧根分支角度的增加先增大后减小;安全系数随着根系距坡趾距离的增加先递增后回落直至趋于稳定;只在坡面偏下部的局部范围内种植主根垂直坡面生长的植物时安全系数存在最优值。     

侧开缝对竖通道内旋转热流场影响的实验研究

为了掌握竖通道两侧开缝对于通道内热流场的影响,在一32cm(长)×32cm(宽)×200cm(高)的竖通道内进行了旋转热流场实验研究,对比了在不同热源条件下,竖通道侧开缝宽度为3.0cm和3.5cm时,侧开缝底部5cm高区域被遮挡前后通道内热流场的变化。实验结果表明,与遮挡前相比,遮挡通道侧开缝底部对火焰燃烧和热流场的运动状态都会产生影响。遮挡通道侧开缝底部区域,会在一定程度上限制外界冷空气进入通道内,从而减弱通道内的火焰旋转程度,致使燃料燃尽的耗时更长,平均火焰高度降低,其影响程度随着燃料池增大而减弱;遮挡侧开缝底部区域后,造成通道内下部区域中心轴线处的温度降低,最大影响区域在50cm高度附近,而在150cm高度以上基本没有影响;平均火焰高度与燃料池直径之比的无量纲量H/Φ与Peclet数之间的比例系数近似为1.732,并且是否遮挡侧开缝底部区域对于两者之间比例关系的影响不大。     

多点渗漏垃圾填埋场三维电学检测能力及影响因素分析

通过理论分析与原位实验,研究三维电学监测系统对垃圾填埋场多渗漏点位置的检测能力,分析影响检测效果的主要因素,以为设计经济、合理、有效的实时监测系统提供依据。结果表明:膜下电位监测法具有清晰的理论基础;供电电流强弱只影响测量电位值大小,不改变其异常形态,供电强度应以保证测量电位具有较高信噪比为原则;电极系极距大小会影响对相邻漏洞的检测能力,当极距小于相邻漏洞间距时,系统可对漏点位置进行有效反映;供电电极A在填埋场顶层中部布设、B极在膜下多点相连布设的布极方式,有利于漏点检测;漏洞越大,相应位置的测量电位值越高;划痕状漏洞不易被测出。利用膜下电极系测量的电阻率剖面对漏点具有较好的反映能力,并可实现渗滤液在地下扩散过程的监测。     

城市规划与城市工业防灾

针对2010年大连新港输油管道爆炸、吉林化工原料桶流入松花江和南京管道内液态丙烯泄露的典型工业灾害事故进行了城市规划层面的深入分析,反思城市规划与工业灾害的关系,剖析其内在的原因,并据此提出了城市规划、城市安全管理方面的改进办法和措施。     

冷-热循环下能量桩热-力学特性的数值模拟

能量桩与地基土的热交换取决于建筑物的年能源需求,故能量桩每年受到冷-热循环作用。采用多场耦合有限元数值模拟方法,研究在力学荷载和随时间按正弦函数变化的温度荷载共同作用下悬浮能量桩的热-力学特性。结果表明,随着能量桩冷-热周期性的循环,温度荷载引起的桩身附加轴向应力、桩头附加竖向位移和桩侧附加剪应力也随时间周期性变化,且相位与温度荷载曲线的相位相同。桩升温最大时桩身轴向压应力达到最大值,桩降温最大时桩头沉降达到最大值。地基土的温度改变量随时间周期性地变化,其幅值在桩的中部深度附近最大,在桩二端深度附近较小。地基土温度的变化滞后于温度荷载。离桩越远,地基土的温度达到其最大值的时间越滞后。