Землетрясения

 

Землетрясения – есть колебания земной поверхности вследствие внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней мантии. Движение грунта при землетрясениях носит волновой характер. Волны трех типов (продольные, поперечные и поверхностные) – распространяются с различными скоростями. Колебания грунта в сейсмических волнах возбуждают колебания зданий и сооружений, вызывая в них инерционные силы. При недостаточной прочности (сейсмостойкости) конструкций происходят их повреждения различной степени или разрушения.

Сейсмическая опасность при землетрясениях определяется как интенсивными колебаниями грунта, так и вторичными факторами, среди которых назовем: лавины, оползни, обвалы, опускание (просадку) и перекосы земной поверхности, разжижение грунта, наводнения при разрушении и прорыве плотин и защитных дамб, а также пожары.

Ежегодно в мире регистрируется более 1 млн. сейсмических толчков. В связи с этим происходят в среднем 1 катастрофическое, 10 сильных разрушительных, 100 разрушительных и 1000 повреждающих землетрясений. Землетрясения могут происходить как на суше, так и на дне океанов и морей. При землетрясениях под водой образуются гигантские волны – цунами.

Большинство землетрясений сопровождается активизацией вулканической деятельности ранее потухших вулканов.

Наиболее мощными явились извержения вулканов Тамбора (Южная Африка, 1815 г.; объем выбросов составил 150 км³ вулканических пород) и Кракатау (Индонезия, 1883 г.). Во время извержения Кракатау было выброшено 18 км³ вулканического пепла и других продуктов, покрывших территорию более 800 тыс. км². Волна сжатого воздуха семь раз обошла вокруг земного шара. Звук взрыва был слышен в радиусе более 5 тыс. км. Морская волна высотой 30 м, возникшая при извержении, привела к гибели 36 тыс. человек. На земном шаре сейчас насчитывается 1340 действующих вулканов (каждый третий находится под водой), 20 – 35 из них ежегодно извергают на земную поверхность обломки горных пород, пепел, лаву. Каждые 2 года Земля рождает в среднем 3 новых вулкана.

В XX веке произошло 340 крупных землетрясений. Особенно катастрофическими были землетрясения в Китае (1976 г.) – полностью разрушен город Таньшин, погибло 650 тыс. человек; в Японии (1923 г.) – погибло 140 тыс. человек; в Перу (1970 г.) – погибло 70 тыс. человек; в Иране (1990 г.) – погибло 50 тыс. человек.

Пятая часть территории СНГ находится в сейсмоопасной зоне, на которой проживает 90 млн. человек. Наиболее значительные землетрясения были в 1948 г. в районе Ашхабада – погибло 110 тыс. человек, в 1966 г. в Ташкенте – погибло 20 тыс. человек, в 1988 г. в Армении – погибло 25 тыс. человек.

Интенсивность землетрясений на поверхности земли оценивается по 12 – балльной шкале, согласно ГОСТ 6249-52 (табл.2.4).

Землетрясение может длиться от нескольких мгновений до нескольких суток (периодически повторяющиеся подземные толчки).

Последствия землетрясений чрезвычайно опасны и многообразны. Землетрясения влекут за собой грозные геологические явления, цунами, вызывают травмирование и гибель людей, повреждения и разрушения зданий, пожары, взрывы, выбросы вредных веществ, транспортные аварии, выход из строя систем жизнеобеспечения и в целом наносят огромный ущерб.

Во время сильного землетрясения для населения может сложиться непредсказуемая обстановка. От его подготовленности и обученности зависят степень возможного травматизма и количество человеческих жертв.

Людям необходимо быстро покинуть здания (лучше в течение первых 15 – 20 с). При этом следует пользоваться не лифтом, а лестницей. Выйдя из здания, следует отойти от него на открытое место, подальше от электропроводов, карнизов, стекол и т.д.

Если обстановка не позволяет покинуть здание, нужно укрыться в заранее выбранном относительно безопасном месте. В многоэтажном доме можно распахнуть дверь на лестницу и стать в проём. Укрытием от падающих предметов и обломков могут служить места под прочными столами и кроватями. Необходимо научить детей прятаться туда в отсутствии взрослых. В любом здании необходимо держаться дальше от окон, ближе к внутренним капитальным стенам. Следует опасаться стеклянных перегородок. Для облегчения понимания сложных динамических процессов, происходящих при землетрясениях, приведем некоторые данные, характеризующие количественные показатели сейсмических воздействий на здания, сооружения и систему жизнеобеспечения в городах и населенных пунктах.

Проблема защиты от землетрясений стоит очень остро. В ней необходимо различать две группы антисейсмических мероприятий:

– предупредительные, профилактические мероприятия, осуществляемые до возможного землетрясения;

– мероприятия, осуществляемые непосредственно перед, во время и после землетрясения, т.е. действия в чрезвычайных ситуациях.

 

Таблица 2.4

Сейсмическая шкала интенсивности проявления землетрясения

на поверхности Земли

 

Балл	Сила землетрясения	Краткая характеристика
1. 2.   3. 4.     5.     6.     7.     8.     9.   10.   11.     12.	Незаметное Очень слабое   Слабое Умеренное     Довольно сильное   Сильное     Очень сильное   Разрушительное   Опустошительное Уничтожительное Катастрофическое   Сильно катастрофическое	Отмечается только сейсмическими приборами Ощущается отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя Ощущается лишь небольшой частью населения Распознается по легкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стекол, скрипу дверей и стен Общее сотрясение зданий, колебание мебели. Трещины в оконных стеклах и штукатурке. Пробуждение спящих Ощущается всеми. Падают со стен картины, откалываются куски штукатурки. Легкое повреждение зданий Трещины в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные постройки остаются невредимыми Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Строения сильно повреждаются Сильное повреждение и разрушение каменных домов Крупные трещины в почве. Оползни и обвалы   Широкие трещины в земле, многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома совершенно разрушаются Изменения в почве достигают катастрофических размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озерах, отклонения течения рек

 

К первой группе относится изучение природы землетрясений, раскрытие его механизма, идентификация предвестников, разработка методов прогноза и др.

На основе исследований природы землетрясений могут быть разработаны методы предотвращения и прогноза этого опасного явления. Очень важно выбирать места расположения населенных пунктов и предприятий с учётом сейсмостойкости района.

Защита расстоянием – лучшее средство при решении вопросов безопасности при землетрясениях. Если строительство приходится вести в сейсмоопасных районах, то необходимо учитывать требования соответствующих правил и норм (СНиПов), сводящиеся в основном к усилению зданий и сооружений.

Эффективность действий в условиях землетрясений зависит от уровня организации аварийно–спасательных работ и обученности населения, эффективности системы оповещения.

 

Оползни

 

Оползень – это скользящее смещение под действием сил тяжести на более низкий уровень масс грунта, части горных пород, формирующих склоны холмов, гор, речных, озёрных и морских террас без потери контакта между движущимися и неподвижными грунтами, породами.

Движение оползня начинается вследствие нарушения равновесия склона и продолжается до достижения нового состояния равновесия.

Перемещения значительной массы породы, вызванные оползнями, могут приводить к катастрофическим последствиям и приобретать характер стихийного бедствия. Оползни могут разрушать отдельные объекты и подвергать опасности целые населенные пункты, губить сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров, повреждать коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети, угрожать водохозяйственным сооружениям (плотинам).

Оползни образуются на естественных склонах и в откосах выемок.

Оползни в земляных плотинах и автодорожных насыпях встречаются очень редко и принципиально ничем не отличаются от оползней железнодорожных насыпей. Наиболее часто такие оползни встречаются на Северном Кавказе. Часто именно они являются причиной ограничения скорости движения поездов и перерывов в железнодорожном движении.

Оползни, вызванные изменением природных условий, как правило, не начинаются внезапно. Первоначальным признаком начавшихся оползневых подвижек служит появление трещин на поверхности земли, разрывов дорог и береговых укреплений, смещение деревьев, телеграфных столбов и др. С максимальной скоростью оползни движутся в начальный период, затем их скорость постепенно замедляется.

Оползни, вызванные хозяйственной деятельностью человека, в основном связаны с перегрузкой оползневых склонов насыпями и различными инженерными сооружениями, утечкой воды из водопроводных коммуникаций, закрытием выходов подземных вод и др.

 

 

Основные противооползневые мероприятия и борьба с оползнями

 

Борьба с оползнями основана на обеспечении устойчивости склона. Общими противооползневыми мероприятиями для оползней всех видов являются:

– отвод поверхностных вод, притекающих к оползневому участку со стороны (устройство нагорных канав);

– отвод атмосферных вод с поверхности оползневого участка;

– разгрузка оползневых склонов (откосов), террасирование склонов;

– посадка древесной и кустарниковой растительности в комплексе с посевом многолетних дернообразующих трав на поверхности оползневых склонов;

– спрямление русел рек и периодически действующих водотоков, подмывающих основание оползневых склонов;

– берегоукрепление (буны, донные волноломы, струенаправляющие устройства, защитные лесонасаждения и др.) в основании подмываемых оползневых склонов;

– отсыпка (намыв) земляных (песчаных, гравийных, каменных) контр-банкетов у основания оползневых склонов.

Достаточно эффективным средством закрепления крутизны оползневых склонов является посадка древесной и кустарниковой растительности в комплексе с посевом многолетних дернообразующих трав.

Кроме того, для закрепления оползневых склонов и защиты их от эрозии можно использовать дернообразующие однолетние и многолетние травы, корневая система которых хорошо защищает почву от размыва.

Снежные лавины

Снежная лавина – это снежный обвал массы снега, падающей или сползающей с горных склонов под влиянием какого–либо воздействия, увлекающий за собой новые массы снега.

Снежные лавины представляют серьезную опасность. В результате их схода гибнут люди, уничтожаются материальные ценности, парализуется работа транспорта, блокируются целые районы, могут возникать наводнения (в том числе прорывные наводнения) с объемом подпруженного водоема до нескольких миллионов кубометров воды. Высота прорывной волны в таких случаях может достигать 5 – 6 м. Лавинная активность приводит к накоплению селевого материала, так как вместе со снегом выносятся каменная масса, валуны и мягкий грунт.

Возникновение лавин возможно во всех горных районах, где устанавливается снежный покров. Для схода лавин необходимо наличие благоприятного сочетания лавинообразующих факторов, а также склонов крутизной от 20 до 50° при толщине снежного покрова не менее 30 – 50 см.

Лавинообразующими факторами являются: высота старого снега, состояние подстилающей поверхности, величина прироста свежевыпавшего снега, плотность снега, интенсивность снегопада, оседание снежного покрова, метелевое перераспределение снежного покрова, температурный режим воздуха и снежного покрова. Наиболее важные из них – прирост свежевыпавшего снега, интенсивность снегопада и метелевый перенос.

В отсутствие осадков сход лавин является следствием интенсивного таяния снега под воздействием тепла, солнечной радиации и процесса перекристаллизации, приводящих к разрыхлению снежной толщи (вплоть до образования снежной мелкодисперсной массы в глубине этой толщи) и ослаблению прочности и несущей способности отдельных слоев. Лавины метелевого типа преобладают в Хибинах (до 80 %) и реже встречаются в горах умеренных широт и южного пояса России. Лавины из свежевыпавшего снега преобладают в районах южного пояса Кавказа.

До 70 % всех лавин обусловлены снегопадами. Эти лавины сходят во время снегопадов или в течение 1 – 2 суток после их прекращения.

Обильные снегопады, а также землетрясения силой 5 – 6 баллов и более являются причинами формирования катастрофических лавин.

Лавина объемом 10 м³ представляет серьезную опасность для человека или автомобильной техники. Более крупные лавины способны разрушить капитальные инженерные сооружения, образовывать труднопроходимые или непроходимые завалы на дорогах, блокировать жизнедеятельность целых районов. Скорость лавины является одной из основных ее характеристик. Для приближенных расчетов скорость перемещения фронта лавины (скорость лавины) может быть принята равной 50 – 90 м/с.

Движение сухой лавины обычно сопровождается снежно–пылевым облаком. В отдельных случаях (высокие скорости фронта лавины, высокая плотность снежно–пылевого облака) перед фронтом лавины возникает ударная волна. Воздействие такой ударной волны и снежно–пылевого облака сходно с действием воздушной ударной волны взрыва. Оно распространяется дальше границы выброса лавины. Повторяемость схода лавин (особенно внутрисезонную) необходимо учитывать при планировании и выполнении работ в лавиноопасных районах.