Учебное пособие Авторы: Плотников В. В., Тунеголовец В. П. (Двгу-дальрыбвтуз) 2001 введение
Скачать 3.85 Mb.
|
3.3.1 ЗемлетрясенияЗемлетрясение представляет внезапное освобождение потенциальной энергии земных недр, которое приобретает форму ударных волн и упругих колебаний (сейсмические волны), распространяющихся в земле во всех направлениях (рис. 1).  Рис. 1. Распространение сейсмических волн от центра землетрясения. Возникающие колебания и иногда катастрофические подвижки земной поверхности часто связаны с обширными устойчивыми деформациями, которые могут включать:
Способ освобождения потенциальной энергии при землетрясении не совсем ясен. В соответствии с новыми представлениями о глобальном - геологическом строении планеты Изакс, Оливер и Сайке (Isacks, Oliver, Sykes, 1972) делают вывод, что явление землетрясений можно объяснить как результат взаимодействий и других процессов на окраинах огромных подвижных плит литосферы, расходящихся от океанических хребтов. В настоящее время считают, что самые неглубокие землетрясения (на глубине менее 14,5 км) могут быть вызваны:
, Wyss, Smith, 1969; Wu, 1972);
Очень мало известно о механизмах освобождения энергии при землетрясениях на средних (60—300 км) и больших (свыше 300 км) глубинах. В качестве возможных механизмов, освобождающих энергию глубокофокусных землетрясений, рассматривались:
(Ver-hoogen et al., 1970). Землетрясения происходят в виде серии толчков, которые включают главный толчок (форшок) и вторичные (афтершоки). Число толчков и промежутки времени между ними могут быть самыми различными. Главный толчок характеризуется наибольшей силой. Продолжительность главного толчка обычно несколько секунд, но субъективно людьми воспринимается как очень длительное. Согласно данным психиатров и психологов, изучавших землетрясения, афтершоки иногда производят более тяжелое психологическое воздействие, чем главный толчок. У людей возникало ощущение неотвратимой беды, и они, скованные страхом, бездействовали вместо того, чтобы искать безопасное место и защищаться. Очаг землетрясения - это некоторый объем в толще Земли, в пределах которого происходит высвобождение энергии. Центр очага - условная точка, именуемая гипоцентром, или фокусом. Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром. Вокруг него происходят наибольшие разрушения. Поражающие факторы при землетрясениях Землетрясение представляет комплексное бедствие ввиду его многочисленных прямых и вторичных проявлений на земной поверхности. В числе прямых последствий—смещение почвы от сейсмических волн или тектонических (сбросы) движений поверхности. Среди вторичных эффектов— проседание и уплотнение грунта, оползни, трещины, местные волны зыби, цунами (сейши), пожары и снежные лавины. Это многоликое бедствие вызывает огромное число жертв и большие материальные убытки. Исходя из общего числа жертв стихийных бедствий за период 1947—1967 гг., Сааринен (Saarinen, 1970) отводит землетрясениям третье место среди всех опасных природных явлений. В течение этого 20-летнего периода в результате землетрясений на земном шаре погибло 56100 человек, что составляет 12,7% общего числа жертв стихийных бедствий. По числу жертв за этот период землетрясения уступают только наводнениям и ураганам. Данных о размере годового ущерба, от всех землетрясений в денежном выражении не имеется. Ущерб в Сан-Фернандо от землетрясения, происшедшего 9 февраля 1971 г., исчисленный исходя из стоимости уничтоженного имущества и строений, требующих ремонта и восстановления, составил свыше полумиллиона долларов (Grantz, 1971). Но это было далеко не самое сильное землетрясение. Энергия, высвободившаяся при землетрясении в Сан-Фернандо с магнитудой 6,7, составила лишь 1/18 часть энергии землетрясения в Сан-Франциско в 1906 г. с магнитудой 8,3. Ежегодно происходит от 60 до 70 землетрясений такой силы, как землетрясение в Сан-Фернандо. Согласно Мукерджи (Mukerjee, 1971, р. 10), “между 1970 и 2000 гг. можно ожидать сильное землетрясение в районе залива Сан-Франциско с интенсивностью примерно 8 баллов (по шкале Рихтера) и продолжительностью более одной минуты. Ожидаемый ущерб достигнет 25 млрд. долл. в ценах 1970 г., а число жертв составит от нескольких сот до нескольких тысяч в зависимости от того, на какое время суток придется землетрясение, и мероприятий, которые будут осуществлены до и после этого события”. Отмечающаяся во всем мире тенденция урбанизации в пределах и возле районов повышенной сейсмической опасности ведет к быстрому увеличению возможности значительного ущерба и числа жертв в результате землетрясений при отсутствии необходимых приспособлений человека к этому бедствию. Размеры ущерба Главные беды, которые причиняют землетрясения населению планеты, связаны с огромным физическим ущербом, жертвами, а также страхом перед этим бедствием, что в свою очередь сопряжено с разрушением жилищ, возникающими при этом пожарами и наводнениями в районе бедствий. Однако разрушения построек в любом районе зависят не только от силы, частоты и типа сейсмических колебаний, но также от конструктивной однородности и целостности сооружений и состояния грунта под ними. Разрушение обычно происходит под воздействием горизонтальных сил, тогда как, по конструктивному замыслу, постройка должна противостоять только действию вертикальных сил (lacopi, 1964), либо в результате неравномерного сопротивления элементов конструкции разрушающим силам. Ужасающий пример разрушения, вызванного сотрясением в горизонтальном направлении и плохим состоянием грунта, известен в связи с землетрясением в Каракасе в 1967 г. Огромные разрушения в Каракасе, хотя и строго локализованные в зависимости от типа строений и состояния грунта, отмечались при землетрясении с магнитудой всего 6,5 (по шкале Рихтера). Четыре высотных здания разрушились в средней части, вызвав гибель 200 человек. Другие высотные здания вокруг этих четырех были настолько повреждены, что потребовалась эвакуация многочисленного населения (Steinbrugge, Cluff, 1968). Эти сильнейшие повреждения зданий, очевидно, были вызваны изменением характеристик сейсмических волн при их прохождении сквозь мощные аллювиальные отложения (40—120 м) в долине Каракас. Основной период колебания грунта в аллювиальных отложениях примерно совпал с основным периодом колебаний высотных зданий между 10 и 20 этажами, вызвав гармоническое колебание сооружений, что и привело к сильнейшим разрушениям. Подобные здания на твердом грунте не испытывали гармонических колебаний, поскольку основной период колебаний грунта был значительно меньше основного периода колебаний зданий. Такое различие в характере колебаний основания зданий на твердом грунте и аллювиальных отложениях объясняется не величиной расстояния до фокуса землетрясения, а изменением характеристик сейсмических волн в твердом и рыхлом грунте (UNESCO, 1967a). Согласно подсчетам, общий ущерб от разрушения зданий при землетрясении в Каракасе превысил 100 млн. долл., при этом погибло 250 человек. Аналогичным образом, значительный ущерб при последних землетрясениях в Турции, Японии и на Филиппинских островах был связан с разрушением построек на аллювиальных отложениях. Горизонтальные движения, отмечавшиеся при землетрясении в долине Мудурну, в Турции, 22 июля 1967 г., всегда были больше на аллювиальных, чем на коренных породах. Определяющие величину разрушений факторы—устойчивость основания и тип сооружения, а не близость к сбросовому нарушению. При землетрясении было разрушено 5000 домов, погибло 86 и ранено 332 человека (UNESCO, 1967). Землетрясение на Филиппинских островах 2 августа 1968 г. с магнитудой 7,3 вызвало большие разрушения в районе Манилы. Разрушения были сосредоточены, однако, в сравнительно небольшом районе на окраине города возле устья реки Пасиг, где слой молодых аллювиальных отложений наиболее мощный. Согласно имеющимся оценкам, ущерб в этом районе достиг 4 млн. долл., погибло 268 и ранен 261 человек. При землетрясении в Ниигате, Япония, 16 июня 1964 г. отмечалось разрушение железобетонных построек, вызванное разжижением песчаных слоев грунта. Разрушенные здания сосредоточены в районе недавно засыпанных водотоков с толстым слоем мелкопесчаных осадков, насыщенных грунтовыми водами. В результате сотрясения грунта, пожаров и наводнений погибло 26 и ранено 447 человек, разрушено 15 тыс. домов (Nakano, 1972). Слоссон (Slosson, 1972) утверждает, что размер разрушений при землетрясении в Лос-Анджелесе в феврале 1971 г. также зависел от состояния грунта. При этом землетрясении с магнитудой 6,6 разрушено 730 и повреждено 20 тыс. домов. Степень разрушения убывала в зависимости от постройки на 1) старых (до 1963 г.) плохо мелиорированных, неуплотненных отложениях, 2) рыхлом аллювиальном материале, 3) слабо уплотненном аллювии и 4) хорошо мелиорированных, сцементированных грунтах и коренных породах. Из немногих приведенных примеров видно, что инженерно-геологические характеристики грунта являются решающими с точки зрения ущерба от землетрясений факторами, которые лишь недавно начали изучать. Практически при всех землетрясениях тип конструкции постройки представляет один из важнейших факторов, определяющих размер ущерба. Например, во время упомянутого землетрясения в долине Мудурну в 1967 г. наблюдался поразительный контраст между почти полным разрушением кирпичных построек и совершенно незначительным повреждением деревянных домов. Почти все случаи гибели людей, связанные с разрушением построек при землетрясении 1971 г. в Сан-Франциско (магнитуда 6,6), произошли в старых домах, построенных до введения обязательных нормативов на сейсмостойкость конструкций. В целом построенные после введения этих нормативов здания гораздо лучше старых. Общий ущерб от землетрясения превысил полмиллиарда долларов, и погибло 64 человека. Помимо рассмотренных выше критических факторов — состояния грунта и конструктивных особенностей постройки, — имеет значение и ряд других факторов. Согласно Якопи (lacopi, 1964), насчитывается по меньшей мере пять конструктивных и природных факторов, в значительной мере влияющих на степень разрушения искусственных сооружений. 1. Сила сейсмических волн, достигающих поверхности. Особенно важное значение имеет горизонтальная составляющая, поскольку горизонтальному сотрясению способно противостоять лишь незначительное число построек. 2. Продолжительность сейсмических колебаний. Именно аккумулирующийся эффект серии толчков и представляет обычную причину обрушения” стен. Главный толчок может значительно ослабить прочность многих зданий, а менее интенсивные афтершоки вызвать разрушение. 3. Близость к сбросу или зоне разломов. Если вдоль разлома происходит смещение, то воздвигнутые непосредственно в его зоне сооружения размещены совершенно ненадежно. Rt Прочие убытки не всегда зависят от расстояния до разлома. 4. Инженерно-геологическое обоснование застройки. С точки зрения многих инженеров и страховых экспертов, это важнейший фактор, определяющий размеры разрушений при землетрясении. Исследования показали, что ущерб, причиняемый постройкам на слабых грунтах, гораздо значительнее ущерба, наносимого постройкам на твердом основании. В отношении реакции на землетрясение расположение постройки частично на слабом, а частично на прочном основании — плохое решение проблемы ее размещения. 5. Конструкция постройки. Необходимая проектная прочность зданий, способных противостоять и горизонтальным, и вертикальным сейсмическим колебаниям, может быть обеспечена при условии надлежащей жесткости и конструктивной целостности сооружений. Согласно классификационным тарифам, разработанным Тихоокеанским пожарным квалификационным бюро (Pacific Fire Rating Bureau), конструкция постройки представляет главный показатель при определении размеров страховых премий. Размеры области землетрясения Крупные землетрясения ощущаются на значительной территории, достигающей в отдельных случаях свыше 4 млн. км2. Однако сила толчков на этой территории весьма различна. Хотя с увеличением расстояния от эпицентра землетрясения сила толчков обычно ослабевает, она значительно изменяется в зависимости от прочности грунта, на котором построено здание. Интенсивность сотрясения и соответственно разрушительное воздействие землетрясения могут быть гораздо сильнее в удаленных от эпицентра районах, сложенных аллювием, морскими песками, насыпными и другими слабосвязанными грунтами, чем на участке скальных пород ближе к эпицентру. Сильное землетрясение 1920 г. в китайской провинции Ганьсу на границе с Тибетом вызвало разрушения на территории свыше 40 тыс. км2. Сообщали, что оно ощущалось на площади 4 млн. км2. Землетрясение 1811 г. в Нью-Мадриде, штат Миссури, вызвало сотрясение более 2/з территории СШД, на площади 2,6 млн. км2, и ощущалось даже в районе восточного побережья и в Канаде (так, остановились часы в Бостоне, и начали звенеть колокола в Виржинии). Землетрясение привело к огромным изменениям в уровне поверхности земли на нескольких тысячах квадратных километров: отдельные участки были подняты и опущены на 6 метров, осушены болота, изменила направление река Миссисипи, возникли новые озера, такие, как озеро Сент-Франсез к западу от Миссисипи и озеро Рилфут—к востоку, в Теннесси (Tufty, 1969). Аляскинское землетрясение 1964 г. вызвало значительное изменение местности и разрушение построек на территории 130 тыс. км2. Заметные колебания уровня воды отмечались в успокоительных колодцах водомерных постов даже в штатах Джорджия и Флорида. Такое сильное воздействие на кору земли и покров рыхлых отложений оказывали лишь немногие -землетрясения (Hansen et al., 1966). Географическое распределение Землетрясения распространены по земной поверхности очень неравномерно (рис. 2). Пояса, где происходят землетрясения, могут быть разделены на две группы. К первой относятся области, где за историческое время известны и по геологическим данным возможны в будущем разрушительные и катастрофические землетрясения. Во вторую группу попадают сейсмические пояса, в пределах которых хотя и происходят ощутимые землетрясения, но разрушительной силы, а тем более катастрофического характера они ни разу не достигли. Причиной землетрясения служит смещение горных пород по разлому. Чем больше “оживший” разлом, тем больше сила подземного толчка. Максимальные разломы приурочены к крупнейшим складчатым поясам – Тихоокеанскому и Срединоземноморскому. Самый большой пояс разрушительных землетрясений располагается по периферии Тихого океана. В его пределах чаще всего возникают катастрофические землетрясения. Особенностью этой глобальной сейсмической зоны является также то, что к ней приурочено подавляющее большинство наиболее сильных цунами, поскольку эпицентры сильнейших землетрясений часто расположены подо дном океана. К этой высокосейсмической зоне приурочено и большинство действующих вулканов. Другая высокосейсмичная зона (Срединоземноморский пояс) пересекает Евразиатский материк в субширотном направлении. Она начинается у побережья Атлантического океана (Португалия, Испания), захватывает все Срединоземноморье и Южную Европу, продолжается через высокогорные районы Центральной Азии вплоть до Тихого океана. Еще один пояс протягивается вдоль Восточной Африки до красного моря и далее на Памир, Тянь-Шань, озеро Байкал и хребет Становой. В пределах этого пояса сейсмичность очень высокая. Области умеренной сейсмичности обычно располагаются ко краям высокосейсмичных зон, а также образуют ряд самостоятельных полос. Такова полоса слабых землетрясений, протягивающаяся вдоль Урала или Скандинавского полуострова. В эту группу попадает и сейсмический пояс подводного Срединно-Атлантического хребта, проходящего по оси Атлантического океана, и некоторые другие. Анализ сейсмических данных позволяет наметить те области, где следует ожидать землетрясений и оценить их интенсивность. В этом состоит сущность сейсмического районирования. Карта сейсмического районирования - это официальный документ, которым должны руководствоваться проектирующие организации. Пока проблема прогноза, т.е. определения времени будущего землетрясения, не решена. Основной путь к решению этой проблемы - регистрация “предвестников” землетрясения - слабых предварительных толчков, деформации земной поверхности, изменений параметров геофизических полей и др. Иногда землетрясениям предшествуют грозовые разряды в атмосфере, выделение метана из земной коры. Знание временных координат потенциального землетрясения во многом определяет эффективность мероприятий по защите во время землетрясений. В районах, подверженных землетрясениям, осуществляется сейсмостойкое строительство. По принятой в России 12 балльной шкале опасными для зданий и сооружений считаются землетрясения, интенсивностью 7 и более баллов. Строительство в районах с сейсмичностью более 9 баллов неэкономично. Обеспечение полной сохранности зданий во время землетрясений обычно требует больших затрат, а в некоторых случаях - практически неосуществимо. Учитывая, что сильные землетрясения случаются редко, нормы допускают возможность повреждения элементов, не представляющих опасность для людей.  |
Похожие:
 | Учебное пособие М.: Руссобит-М, 2001. 1 Cd-rom математика. 5 класс.... |  | Рекомендации по выполнению и защите. Учебное пособие Настоящее учебное пособие обсуждено и одобрено учебно-методической комиссией факультета психологии 17 мая 2001 года |
| Учебное пособие Тамбов 2002 г. Авторы составители: Кузьмина Н. В,... Учебное пособие «Создание Web-сайтов» предназначено для слушателей курсов повышения квалификации на базе Тамбовского рц фио по программе... | | Литература Введение Учебное пособие предназначено для магистров дневного и заочного отделений экономических специальностей. Данное учебное пособие может... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Кравченко А. И. Введение в социологию: Учебное пособие для учащихся 10-11 классов средней школы к факультативному курсу по обществознанию.–М.:... | | Дальневосточный государственный университет открытый университет двгу М 79 Мониторинг развития системы образования. Часть Практические аспекты: Учебное пособие. – Владивосток: Изд-во Дальневосточного... |
| Комплект программ импортирования и визуализации телефонного справочника... | | Конспект лекций по высшей математике М, Айрис,2005 Беклемишева Л.... Курс высшей математики. Введение в математический анализ. Дифференциальное исчисление. Лекции и практикум: Учебное пособие / Под... |
| Учебное пособие для студентов регионоведов и английского отделения... Михайлов Ю. В. История сша: Учебное пособие для студентов-регионоведов и факультета лингвистики и международного сотрудничества Ульяновского... | | Методическое пособие по диагностике профессионально значимых качеств... Райгородский Д. Я. (редактор – составитель) Практическая психодиагностика. Методики и тесты. Учебное пособие Самара: Издательский... |
| Webtest двгу (Тестирующая система webtest двгу) Область применения: организация и управление автоматизированным тестированием для оценки качества образовательного процесса | | Федеральное агентство по рыболовству Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный... |
| Психология Учебное пособие Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения и обучающихся в сокращенные сроки | | Учебное пособие «Желтухи у новорожденных и детей раннего возраста» Учебное пособие предназначено для послевузовского образования врачей: педиатров и общей практике |
| Инструкция по выполнению тестирования Райгородский Д. Я. (редактор – составитель) Практическая психодиагностика. Методики и тесты. Учебное пособие Самара: Издательский... | | Учебное пособие по политологии. Владикавказ: 2015 г Учебное пособие предназначено для студентов очной и заочной формы обучения направления "бакалавр", преподавателей, аспирантов |
