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RÉSUMÉ
La propagation d’une onde de pression aérienne en milieu ouvert à l’air libre est bien connue, et plusieurs méthodes existent pour évaluer ses effets. La problématique dans des milieux confinés (bâtiments, couloirs, etc.) est moins abordée. Elle se pose pourtant dans plusieurs configurations accidentelles dans le domaine de la défense et du nucléaire où la sécurité des personnes et des équipements de sûreté doit être garantie. La quantification des effets de la propagation de l’onde via l’évaluation de la pression associée est ainsi nécessaire. Cet article recense et analyse les approches existantes pour traiter la propagation d’onde de pression dans une configuration confinée de type tunnel.
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Blast wave propagation from explosion accident in the free field are well known and simple models exist to estimate the overpressure decrease in order to prevent losses. However, this topic is less considered in confined environment (building, tunnels...). Yet, it occurs in several accidental configurations and in particular in defense and nuclear field, where blast wave could propagate inside explosive storage rooms or in case of blast wave penetration inside buildings resulting from an external explosion. The aim of this paper is to identify and examine existing approaches of blast wave propagation inside tunnels and rooms that enable overpressure loads evaluation which is fundamental to ensure people and equipment integrity for safety purposes.
Auteur(s)
-
Lydia OUERDANE : Ingénieur en sécurité industrielle – Spécialiste en phénomènes dangereux - Département Expertise & Modélisation, Technip Energies, Nanterre, France
-
Anousone CHAMPASSITH : Ingénieur en sécurité industrielle – Expert en phénomènes dangereux - Département Expertise & Modélisation, Technip Energies, Nanterre, France
INTRODUCTION
Les explosions accidentelles les plus marquantes de ces dernières décennies sont principalement celles ayant généré une onde de pression se propageant en milieu extérieur et provoquant des dégâts considérables dans l’environnement comme en atteste l’explosion au port de Beyrouth en août 2020.
Dans le cadre d’une problématique de maîtrise de l’urbanisation, la propagation d’une onde de pression aérienne en milieu ouvert a ainsi donné lieu à de nombreux travaux. Ce phénomène est relativement bien connu aujourd’hui, et des méthodes « simples » pour en évaluer les effets existent selon le type d’explosion en jeu. En revanche, la problématique de propagation d’onde de pression dans des milieux confinés (bâtiments constitués d’une succession de salles, couloirs, etc.) est relativement moins abordée. Elle se pose pourtant dans plusieurs configurations accidentelles. C’est notamment le cas dans le domaine de la défense où des charges explosives peuvent être stockées dans des installations souterraines constituées de chambres de stockage et de diverses galeries.
Cette problématique concerne plus généralement tous les secteurs industriels dès lors qu’un phénomène d’explosion (gaz, explosifs solides, etc.) peut se dérouler dans une configuration de milieu confiné avec de multiples salles et/ou couloirs, ou dans des situations d’explosion à l’air libre pouvant mener à une pénétration de l’onde de pression générée – via certaines ouvertures (portes faibles, gaines de ventilation, etc.) – dans un bâtiment étant par ailleurs globalement résistant et devant garantir un niveau de sûreté interne (dans le domaine du nucléaire et de la défense).
Pour pouvoir assurer la sécurité des personnes présentes dans ces milieux confinés et limiter les conséquences de l’accident par effet domino (en garantissant la résistance des équipements critiques de sûreté, par exemple), il est donc indispensable de pouvoir quantifier la propagation de l’onde de pression en déterminant le niveau de surpression qu’elle induit. Cet article fait ainsi le point sur les principales approches existantes pour traiter la problématique de propagation d’onde de pression, en particulier dans la configuration de milieu confiné.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
explosion | blast waves propagation | tunnel
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Conclusions4. Cas d’application
Afin d’illustrer un cas pratique d’utilisation des méthodes, il est considéré la situation suivante.
Sur un site pétrochimique, l’étude des dangers a permis d’identifier et de quantifier tous les scénarios d’accidents majeurs possibles.
Vis-à-vis des scénarios d’explosion, les études des dangers fournissent uniquement les distances pour lesquelles les seuils de surpressions réglementaires sont atteints. Ces seuils, selon l’arrêté du 29 septembre 2005, sont donnés dans le tableau 10.
Compte tenu des contraintes de site, un bâtiment, occupé par du personnel, a été installé dans la zone des surpressions de 140 mbar.
Le bâtiment a été dimensionné pour conserver son intégrité structurelle à ce niveau de pression. Toutefois, il dispose de deux entrées d’air pour le réseau de ventilation, orientées face au sens d’arrivée de l’onde. Cette onde potentielle peut donc se propager à travers le réseau de ventilation, pénétrer dans le bâtiment et potentiellement blesser le personnel à l’intérieur.
La configuration est présentée en figure 49.
Il est pris pour hypothèse que ce bâtiment est exposé à une onde incidente de 140 mbar d’intensité de durée 300 ms.
Les principales singularités du réseau sont présentées dans le tableau 11, leur position est indiquée en figure 50.
Le tableau 12 indique les coefficients intermédiaires considérés pour chaque singularité. La combinaison des singularités prises de manière indépendante et les coefficients associés sont couplés pour calculer la surpression en bout de réseau qui débouche dans le bâtiment où la sécurité du personnel et des équipements doit être garantie.
La pression finale en sortie du réseau, évaluée à partir d’une approche par abaque, est ainsi de 120 mbar pour une durée de 280 ms.
les coefficients maximaux des références étudiées précédemment ont été considérés (la majorité provenant de la référence ...
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Cas d’application
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CENTER FOR CHEMICAL PROCESS SAFETY - Guidelines for vapor cloud explosion, pressure vessel burst, BLEVE and flash fire hazards. - Second Edition, CCPS AIChE Wiley (2010).
-
(2) - NEEDHAM (C.E.) - Blast Waves. - Shock wave and High Pressure Phenomena, Springer (2010).
-
(3) - ANET (B.), FEUSI (H.P.), HAERTER (A.), LTSCHNER (D.) - Waffenwirkungen und schutzraumbau – FMB 73-11 – Überdruck und Luftstoss. - Forschungsinstitut für militärische Bautechnik, Zürich. (FMB 73-11 : Bericht-Sammlung / (Gesamt-Schriftl.: J[akob] Gut) (1974).
-
(4) - NATO STANDARD AASTP-1 - Manual of nato safety guidelines for the storage of military ammunition and explosives. - Édition B, version 1 (11 décembre 2015).
-
(5) - BALLISTIC RESEARCH LABORATORIES - Memorandum report 1290 - Information summary of blast patterns in tunnels and chambers. - 2nd Edition (mars 1962).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Arrêté du 29 septembre 2005 relatif à « l’évaluation et à la prise en compte de la probabilité d’occurrence, de la cinétique, de l’intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumise à autorisation ». JO n° 234 du 7 octobre 2005 – NOR:DEVP0540371A.
Circulaire du 10 mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l’appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux plans de prévention des risques technologiques (PPRT) dans les installations classées en application de la loi du 30 juillet 2003, BO du MEEDDM n° 2010/12 du 10 juillet 2010 NOR:DEVP1013761C.
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