АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Характеристика небезпечних геологічних процесів

Читайте также:
  1. A. Характеристика нагрузки на организм при работе, которая требует мышечных усилий и энергетического обеспечения
  2. I. Краткая характеристика группы занимающихся
  3. I. Общая характеристика договора продажи недвижимости
  4. II. Вимоги до приміщень зберігання вогненебезпечних та вибухонебезпечних засобів.
  5. II. Загальна характеристика ХНАДУ
  6. III. Особливі вимоги, які пред'являються до зберігання вогненебезпечних та вибухонебезпечних речовин.
  7. III. Характеристика ведомственных целевых программ и мероприятий подпрограммы
  8. III. Характеристика ведомственных целевых программ и мероприятий подпрограммы
  9. III. Характеристика ведомственных целевых программ и мероприятий подпрограммы
  10. III. Характеристика ведомственных целевых программ и мероприятий подпрограммы
  11. III.3.1. Общая характеристика и тенденция развития Правительства Российской Федерации
  12. III.4.1. Общая характеристика и тенденции развития федеральных органов исполнительной власти

Землетрус – підземні удари та коливання поверхні Землі, спричинені природними причинами.

Область виникнення підземного удару – осередок землетрусу – представляє деякий об'єм у товщі Землі, у межах якого відбувається процес вивільнення енергії, що накопичується тривалий час. Ця енергія вивільняється при майже миттєвому переміщенні мас. У центрі осередку умовно виділяється точка, іменована гіпоцентром. Проекцію гіпоцентру на поверхню землі називають епіцентром. Від осередку в усі боки поширюються пружні сейсмічні хвилі, серед яких розрізняють поздовжні Р и поперечні S. Поздовжні хвилі це перенос стиску та розтягання в напрямку поширення, поперечні хвилі - це коливання частинок, що відбуваються перпендикулярно напрямкам поширення хвилі. Швидкість поздовжніх хвиль більш поперечних. У результаті переломлення та відбиття в неоднорідному середовищі поблизу поверхонь розділу виникають поверхневі хвилі які поширюються поверхнею Землі в усі боки від епіцентру.

Осередки землетрусу виникають на різних глибинах (Н). Більша їхня частина залягає в земній корі (на глибині порядку 20...30…30 км.). У деяких районах відзначаються поштовхи вихідні з глибин у сотні кілометрів. При кожному землетрусі виділяється величезна кількість кінетичної енергії (Е). У формі землетрусів на всій землі за рік звільняється енергія порядку 0,5 ∙ 1019 Дж, що становить 0,5% всієї енергії внутрішніх процесів Землі.

Мірою загальної енергії хвиль служить магнітуда землетрусу (М) – деяка умовна величина, пропорційна логарифму максимальної амплітуди зсуву частинок ґрунту. Ця величина визначається з спостережень на сейсмічних станціях, через амплітуду Zm (мкм) поверхневої хвилі та відстані R (км), до епіцентру землетрусу за формулою:

M = lgZm – l,32 R

і виражається у відносних одиницях. Найдужчий землетрус має магнітуду не більш 9. Енергія, що виділяється при землетрусі, Дж:

Е = 10(5,24+1,44М)

Для характеристики струсів на поверхні Землі використовуються різні шкали інтенсивності землетрусів. В Україні для цих цілей використовують шкалу MSK-64 за якою інтенсивність вимірюється в балах (0 – 12).

Таблиця 1. Сейсмічна шкала (схематизована).

Бал Тип (назва) землетрусу Стисла характеристика
  Непомітний Відзначається тільки сейсмічними приладами.
  Дуже слабкий Відчувається окремими людьми в стані повного спокою.
  Слабкий Відчувається лише невеликою частиною населення.
  Помірний Розпізнається по легкому деренчанню та коливанню речей, посуду, шибок, скрипу дверей.
  Досить сильний Загальний струс будинків, коливання меблів. Тріщини в шибках і штукатурці. Пробудження сплячих.
  Сильний Відчувається всіма. Відколюються шматки штукатурки, легкі ушкодження будинків.
  Дуже сильний Тріщини в стінах кам'яних будинків. Антисейсмічні та дерев'яні будівлі залишаються цілими.
  Руйнівний Тріщини на крутих схилах, сирому ґрунті, пам'ятники зрушуються. Сильні ушкодження будинків.
  Спустошливий Сильне ушкодження кам'яних будинків, зсуви, обвали.
  Нищівний Руйнування кам'яних будівель великі тріщини в ґрунті, зсуви та обвали, скривлення залізничних рейок.
  Катастрофа Повне руйнування кам'яних будівель широкі тріщини в землі, численні зсуви та обвали.
  Сильна катастрофа Жодне спорудження не витримує. Зміна рельєфу місцевості.

Максимальну інтенсивність в епіцентрі землетрусу I 0 визначають за формулою:

I 0 = l,5 M – 3,51gН + 3.

При відсутності даних про глибину гіпоцентру (Н):

I 0 = l,5(M – l).

Інтенсивність землетрусу на відстані R від епіцентру для однорідного ґрунту визначається за формулою:

.

Реальну інтенсивність I' землетрусу, що враховує тип ґрунту під забудовою, можна визначити за формулою:

,

де: Δ I з – збільшення бальності для ґрунту на якому побудований будинок у порівнянні з гранітом; Δ I м – збільшення бальності для ґрунту оточуючої місцевості.

Значення Δ I зI м) для різних ґрунтів наведені в таблиці 2.

 

Таблиця 2. Збільшення бальності для різних ґрунтів.

Тип ґрунту Збільшення Δ I зI м)
Граніт  
Вапняк 0,52
Щебені, граніт, галька 1,36
Напівскельний (гіпс) 0,92
Піщаний 1,6
Глинистий 1 1,61
Насипний, пухкий 2,6

 

Відстань R, км, від епіцентру на якому можливе виникнення коливань певної інтенсивності:

.

Час приходу поздовжніх сейсмічних хвиль – 1 фаза землетрусу, t, с.:

,

де: V пp – середня швидкість поширення поздовжніх хвиль, км/с.

Час приходу поверхневих сейсмічних хвиль – головна (II) фаза землетрусу, tІІ, с.:

,

де: Vпов - середня швидкість поширення поверхневих хвиль.

Таблиця 3. Швидкість поширення поздовжніх і поверхневих хвиль.

Тип ґрунту V np, км/з V пов, км/з
Граніт 6,9 5,6
Осадові породи 6,1 5,5
Піщаник, вапняк 1,5...5…5,6  
Напівскельні (гіпс, мергель, глинисті сланці) 1,4...3…3,6  
Великоуламкові (галька, гравій) 1,1...2…2,1 1,5
Насипні ґрунти 0,2...0…0,5 0,35
Пісок 0,7...1…1,6 1,2
Глина, суглинок, супісок 0.5...…1,5  

 

Інтервал часу від настання першої фази землетрусу до настання головної фази Δ t, з:

t = tІІtІ .

Ступінь руйнування будинків і споруд при даній інтенсивності землетрусу має імовірнісний характер.

Всі будинки та споруди традиційної будівлі (без антисейсмічних заходів) підрозділяють на 3 типи, кожному з яких властива певна сейсмостійкість.

Таблиця 4. Класифікація будинків і споруд за сейсмостійкістю

Тип будинків і споруд за сейсмостійкостю табл.4Тип будинків Характеристика будинків Сейсмостійкість I с, бали
А А1 Без каркасний будинок з місцевого матеріалу без фундаменту  
    А2 Будинки з сирцевої цегли на фундаменті 4,5
Б Б1 Будинки з дерев'яним каркасом з легкими перекриттями  
    Б2 Будинок з паленої цегли або бетонних блоків 5,5
В В1 Дерев'яні будинки, рубані в «лапу»  
    В2 Залізобетонні каркасні та великопанельні будинки 6,6

 

Можна виділити наступні ступені руйнування будинків:

1. Слабкі ушкодження (тріщини в штукатурці, між панелями, відколювання невеликих шматків штукатурки). Усуваються косметичним ремонтом.

 

2. Помірні руйнування (відколювання більших шматків штукатурки, наскрізні тріщини в перегородках, слабкі ушкодження несучих стін). Необхідний капітальний ремонт.

3. Важкі ушкодження (руйнування конструкцій, що обгороджують, значна деформація каркасів, обвалення димарів). Необхідний відбудовний ремонт.

4. Руйнівні ушкодження (часткове руйнування несучих конструкцій, порушення зв'язків між частинами будинку, обвалення великих частин будинку). Будинок не відновлюється і підлягає зносу.

5. Повне руйнування будинку.

Імовірність отримання будинками ушкоджень певного ступеня представлена в таблиці 5.

Таблиця 5. Імовірність отримання будинками ушкоджень різного ступеня,

Бали* Ступінь ушкодження
           
  0,9 0,1        
  0,4 0,5 0,1      
  0,1 0,3 0,5 0,1    
  0,0 0,1 0,3 0,5 0,1  
  0,0 0,0 0,1 0,3 0,5 0,1
  0,0 0,0 0,0 0,1 0,3 0,6
  0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,9

*Бали розраховуються як різниця між реальною інтенсивністю та сейсмостійкістю .

У наш час широкий розвиток одержали детально розроблені методи статистичного аналізу землетрусів. За їхньою допомогою складають карти коливань (середньої частоти землетрусу того або іншого енергетичного класу в даному пункті), а також графіки повторюваності (залежність частоти землетрусу від магнітуди). Аналіз сейсмічних даних дозволяє заздалегідь намітити ті області, де слід очікувати в майбутньому землетрусу, оцінити їхню максимальну інтенсивність. У цьому складається сутність сейсмічного районування. Карти сейсмічного районування зобов'язані брати до уваги організації, що проектують у сейсмічних районах. Дотримання норм сейсмостійкого будівництва дозволяє значно знизити руйнівний вплив землетрусів на будинки та споруди.

У майбутньому, імовірно, вдасться вирішити і проблему прогнозу землетрусів. Основний шлях до рішення цієї проблеми - ретельна реєстрація «провісників» землетрусу - слабких попередніх поштовхів (форшоков), деформації земної поверхні, зміни параметрів геофізичних полів та інших змін стану і властивостей речовини в зоні майбутнього осередку землетрусу. Спостереження за землетрусами здійснюються спеціальною сейсмічною службою.

Люди, що перебувають у момент землетрусу усередині будинків, травмуються, переважно уламками будівельних конструкцій. Імовірність загальних і безповоротних (летальних) втрат залежно від ступеня ушкодження будинків подано в таблиці 6.

 

Таблиця 6. Імовірність загальних () і незворотних ()

Втрати Ступінь ушкодження будинків
         
0,00 0,00 0,05 0,50 0,95
0,00 0,00 0,01 0,17 0,65

 

Оскільки ймовірність отримання будинками ушкоджень різного ступеня (див. таблицю 5) і ймовірність втрат населення (табл. 6) є величинами випадковими, то їх слід оцінювати за формулами:

Загальні втрати населення:

Безповоротні втрати:

Санітарні втрати:

,

де ймовірність отримання будинком ушкоджень відповідного ступеня (таблиця 5).

За своєю фізичною сутністю величини представляють відносні втрати населення в будинках, які розраховуються як відношення абсолютних втрат до загальної чисельності :

.

Тоді абсолютні втрати населення в будинках при землетрусі можна визначити за формулою:

,

де індекс i визначає вид втрат (загальні, безповоротні або санітарні).

 

Завдання. На підставі вихідних даних оцінити наслідки впливу землетрусу для будинку та людей, що знаходяться в ньому, у такому порядку:

1) магнітуду землетрусу;

2) реальну інтенсивність землетрусу в районі розташування будинку;

3) час настання першої та другої фази землетрусу;

4) імовірність та ступінь руйнування будинку;

5) імовірність, види та кількість втрат людей.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.01 сек.)