Меню
Головна
 
Головна arrow БЖД arrow Безпека життєдіяльності
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Прогнозування і оцінка обстановки при надзвичайних ситуаціях природного характеру

Прогнозування і оцінка обстановки при землетрусах

Землетрус - це підземні поштовхи та коливання земної поверхні, що виникають у результаті раптових зміщень і розривів у земній корі або верхній частині мантії Землі, які передаються на великі відстані у вигляді пружних коливань.

Землетруси страшні своєю несподіванкою. Сейсмічні хвилі, що виникли в земних глибинах в результаті розриву гірських порід, досягають земної поверхні через кілька секунд, що і викликає при сильних землетрусах руйнування будівель, веде до загибелі людей. Збиток від землетрусів, за оцінками ЮНЕСКО, обчислюється мільярдами доларів, а втрати людей - десятками і сотнями тисяч.

Близько 20% території Росії знаходиться в сейсмонебезпечних зонах. У XX столітті сталося понад 40 руйнівних землетрусів.

У надрах землі постійно відбуваються складні процеси накопичення енергії, вивільнення якої і викликає сейсмічний поштовх. Момент вивільнення цієї енергії пов'язують з міграцією тектонічних плит, на які розбита земна кора.

На кордонах між плитами можуть відбуватися три явища: плити можуть розсуватися, зсуватися або ковзати одна відносно іншої.

У місці зіткнення двох плит відбувається деформація земної поверхні з виділенням накопиченої енергії. Землетруси подібного типу називаються тектонічними. Іноді трапляються землетруси у внутрішніх частинах плит, так звані внутриплитовые землетрусу. Вони виникають із-за розвитку деформації (накопичення енергії) в плитах, спричинених тиском на їх краях.

Землетруси можуть виникати і з інших причин. Однією з таких причин є вулкани. У місцях, де плити розсуваються, за рахунок теплової конвекції виникають висхідні потоки, вивергають лаву. Даний процес супроводжується виділенням енергії і породжує вулканічні землетруси. У порівнянні з тектонічними і внутриплитовыми землетрусами сейсмічні поштовхи, викликані вулканічною діяльністю, представляють собою набагато більш скромне природне явище, так як більша частина енергії розряджається в атмосферу і, крім того, слабкі вулканічні породи руйнуються раніше, ніж у них встигають накопичуватися значні запаси енергії.

Іншу категорію утворюють обвальні землетрусу, коли обвалення покрівлі шахти або підземних пустот викликають утворення пружних хвиль. Ці хвилі можуть реєструватися сейсмографами і навіть сприйматися як слабкі землетруси. До обвальних землетрусах відносяться землетруси, що виникають при розвитку великих зсувів.

Землетруси можуть також викликатися і інженерною діяльністю людини. Відомо, що в деяких районах світу землетруси можуть бути викликані заповненням великих водосховищ або закачуванням води в свердловини. Землетруси в цьому випадку, як правило, слабкі і відбуваються в безпосередній близькості від свердловин або водосховища. Найбільш імовірною причиною цих землетрусів є зростання граничного тиску в породах, викликаного нагнітанням води.

Найбільш сильні і небезпечні тектонічні і внутриплитовые землетрусу. Якщо один землетрус сталося, то ймовірність того, що в тому ж районі незабаром відбудеться ще одне, зростає. Інакше кажучи, сильні землетруси найчастіше спричиняють повторні поштовхи - афтершоки.

Найбільш часто землетруси виникають в певних зонах. Зона землетрусів, що оточує Тихий океан, називається Тихоокеанським поясом: тут відбувається близько 90 % всіх землетрусів земної кулі. Інший район, близько 5-6% всіх землетрусів - це Альпійський пояс, що простягнувся від Середземномор'я на Схід через Туреччину, Іран і Північну Індію. Інші 4-5% землетрусів відбуваються вздовж серединно-океанічних хребтів.

Небезпечні наслідки землетрусів поділяють на природні і пов'язані з діяльністю людини. До природних відносяться: струс фунта, порушення ґрунту (тріщини і зміщення), зсуви, лавини, селі, розрідження грунту, осідання, цунамі, сейши. Пов'язані з діяльністю людини - руйнування або обвалення будівель, мостів та інших споруд; повені при прориви гребель і водопроводів; пожежі при пошкодженнях нафтосховищ і розривах газопроводів; пошкодження транспортних засобів, комунікацій, ліній енерго - і водопостачання, а також каналізаційних труб; радіоактивні витоку при пошкодженнях ядерних реакторів.

Кількість людських жертв при землетрусах залежить від ряду факторів. До числа таких факторів відносяться: час початку землетрусу, магнітуда, глибина вогнища, видалення від населених пунктів, тип будівель і їх якість, наявність в зоні землетрусу вибухо - та пожежонебезпечних об'єктів, водосховищ і гребель і т. п. Основна причина загибелі людей при землетрусах - обвалення будівель.

Основними характеристиками землетрусів є магнітуда та інтенсивність.

Магнітуда землетрусу є мірою загальної кількості енергії, випромінюваної при сейсмічному поштовху у формі пружних хвиль, в гипоцентре землетрусу, розташованому в вогнищі землетрусу на глибині до 730 км. Проекція гипоцентра на поверхню землі визначає епіцентр землетрусу, навколо якого розташовується область, звана эпицентральной і відчуває найбільші коливання ґрунту.

Інтенсивність землетрусу визначається величиною коливання фунта на поверхні землі. Інтенсивність у різних пунктах спостереження різна, однак магнітуда у поштовху тільки одна.

Сила землетрусу вимірюється в балах, причому зазвичай застосовують або шкалу Ріхтера, що використовує величину магнітуди (1 ≤ Μ ≤ 9), або міжнародну шкалу MSK (або близьку до неї шкалу Меркалли), використовують величину інтенсивності землетрусу (1 ≤ J ≤ 12).

Землетруси в залежності від інтенсивності коливань ґрунту на поверхні землі класифікуються наступним чином: слабкі (1-3 бали); помірні (4 бали), досить сильні (5 балів); сильні (6 балів); дуже сильні (7 балів); руйнівні (8 балів); спустошливі (9 балів); знищують (10 балів); катастрофічні (11 балів); сильно катастрофічні (12 балів).

Інтенсивність землетрусу J(R) визначається за формулою

(5.3)

де R - відстань від епіцентру землетрусу, км; h - глибина гипоцентра землетрусу, км; М - магнітуда землетрусу, що дорівнює:

(5.4)

де Zm- амплітуда земних коливань, мкм.

Реальна інтенсивність (Jреал) землетрусу і ступінь руйнувань будівель і споруд буде залежати від типу ґрунту як під забудовою, так і на решті навколишньої місцевості:

(5.5)

де ΔJпост - приріст бальності для грунту (в порівнянні з гранітом), на якому побудовано будівлю; ΔJо. м. - прирощення бальності для фунта навколишньої місцевості (табл. 5.1).

Таблиця 5.1

Ознаки ΔJпосаду; ΔJом

Тип ґрунту

ΔJпосаду; ΔJом

Тип ґрунту

ΔJпосаду; ΔJом

Граніт

0

Піщані

1,6

Вапняк

0,52

Глинисті

1,61

Щебінь, гравій

0,92

Насипні рихлі

2,6

Полускальные грунти

1,36

Всі будівлі і типові споруди традиційної будівлі (без антисейсмічних заходів) поділяються на три групи, кожній з яких властива певна сейсмостійкість (табл. 5.2).

Таблиця 5.2

Класифікація будівель і споруд по сейсмостійкості (Jс)

Група

Характеристика будівлі

Jc, бали

А

А1

Будівлі із стінами з місцевих будівельних матеріалів: глинобитні без каркаса; саманні або з сирцевої цегли без фундаменту; виконані з скатанного або рваного каменю на глиняному розчині і без регулярної (з цегли чи каменю правильної форми) в кутах кладки і т. п.

4

А2

Будівлі зі стінами з саману або сирцевої цегли; з кам'яними, цегляними або бетонними фундаментами; виконані з рваного каменю на вапняному, цементному або складному розчині з регулярною кладкою в кутах; виконання з пластового каменю на вапняному, цементному або складному розчині; виконані з кладки типу "мидис"; будівлі з дерев'яним каркасом з заповненням з саману мул і глини, з важкими земляними або глиняними дахами; суцільні масивні огорожі з саману або сирцевої цегли і т. п.

4,5

Б

Б1

Будівлі з дерев'яним каркасом з заповненням з саману або глини і легкими перекриттями

5

Б2

Типові будівлі з випаленої цегли, тесаного каменю або бетонних блоків на вапняному, цементному або складному розчині: суцільні огорожі і стінки, трансформаторні кіоски, силосні і водонапірні башти

5,5

В

В1

Дерев'яні будинки, січені "в лапу" або "в обло"

6

У2

Типові залізобетонні, каркасні, великопанельні та армовані великоблочні будинку; залізобетонні споруди: силосні і водонапірні вежі, маяки, підпірні стінки, басейни і т. п.

6,5

З

З7

Типові будівлі і споруди всіх видів (цегляні, блочні, панельні, бетонні, дерев'яні, щитові та ін) з антисейсмічними заходами для розрахунковій сейсмічності 7 балів

7

З8

То ж для розрахунковій сейсмічності 8 балів

8

З9

То ж для розрахунковій сейсмічності 9 балів

9

Примітка. При поєднанні в одній будівлі ознак двох або трьох типів будівля в цілому слід відносити до слабішому з них.

Стан будівель і споруд після землетрусу оцінюється ступенем пошкодження I (табл. 5.3).

Таблиця 5.3

Ступеня (I) руйнувань будівель при землетрусах

Ступінь

Характеристика пошкоджень

0

Відсутність видимих пошкоджень

Струс будівлі в цілому; сиплеться пил з щілин, обсипаються лусочки побілки

1

Слабкі пошкодження

Слабкі пошкодження матеріалу і неконструктивних елементів будівлі: тонкі тріщини в штукатурці; відколювання невеликих шматків штукатурки; тонкі тріщини в сполученнях перекриттів зі стінами і стінового заповнення з елементами каркаса, між панелями, в обробленні печей і дверних коробок; тонкі тріщини в перегородках, карнизах, фронтонах, трубах. Видимі пошкодження конструктивних елементів відсутні.

Для ліквідації пошкоджень достатній поточний ремонт будівлі

2

Помірні пошкодження

Значні пошкодження матеріалу і неконструктивних елементів будівлі, падіння пластів штукатурки, наскрізні тріщини в перегородках, глибокі тріщини в карнизах і фронтонах, випадання цеглин з труб, падання окремих черепиці. Слабкі пошкодження несучих конструкцій: тонкі тріщини в несучих стінах, незначні деформації і невеликі відколи бетону або розчину у вузлах каркасу і в стиках панелей.

Для ліквідації пошкоджень необхідний капітальний ремонт будівлі

3

Важкі пошкодження

Руйнування неконструктивних елементів будівлі: обвали частин перегородок, карнизів, фронтонів, димових труб. Значні пошкодження несучих конструкцій: наскрізні тріщини в несучих стінах, значні деформації каркаса, помітні зрушення панелей, викришування бетону у вузлах каркасу.

Можливий відновлювальний ремонт будівлі

4

Часткове руйнування

Часткові руйнування несучих конструкцій: проломи і вивали в несучих стінах; розриви стиків і вузлів каркасу; порушення зв'язків між частинами будівлі; обвалення окремих панелей перекриття; обвалення великих частин будівлі

5

Обвал

Обвалення несучих стін і перекриття, повне обвалення будівлі з втратою його форми

Примітка. У будинках, зведених з антисейсмічними заходами, при оцінці ступеня пошкодження враховуються тільки пошкодження несучих елементів конструкцій.

Люди, що знаходяться в момент землетрусу всередині будівель, уражаються переважно уламками будівельних конструкцій. Вірогідність загальних (Рзаг) і безповоротних (Рбезв) втрат в залежності від ступеня пошкодження будівель представлена в табл. 5.4.

Таблиця 5.4

Вірогідність загальнихі безповоротних

Ймовірність

втрат

Ступінь руйнування будівлі (l)

0, 1, 2

3

4

5

0

0,05

0,5

0,95

0

0,01

0,17

0,65

Для групи однотипних будівель в залежності від їх сейсмостійкості Jз і реальної інтенсивності землетрусу Jреал може бути знайдена осредненная ступінь руйнування (табл. 5.5), яка використовується для наближеної оцінки втрат населення, що знаходиться в цих будинках, за даними табл. 5.4.

Таблиця 5.5

Залежність усередненої ступеня руйнування однотипних будівель (Iср) від приведеної інтенсивності (Jреал - Jз) землетрусу

Jреал - Jз

0

1

2

3

4

5

6

Iср

0,1

0,50

1,5

2,5

3,5

4,5

4,9

Так як ступеня руйнування будівель теж є випадковими величинами (див. табл. П. 2), тому більш точно втрати населення з урахуванням даних табл. 5.4 слід оцінювати за їх математичним очікуванням. Для цього спочатку обчислюються ймовірності людських втрат різних видів (структура втрат) за формулами:

вірогідність загальних втрат населення

(5.6)

ймовірність безповоротних втрат населення

(5.7)

ймовірність санітарних втрат населення

(5.8)

де- ймовірність отримання будівлями ступенів поразки від 3 до 5 (див. табл. 5.4).

Далі, враховуючи, що по своїй фізичній сутності величини Pзаг, Pбезв, і Pсан являють собою відносні втрати населення, під якими розуміють відношення чисельності постраждалого населення (за видами ураження) в будівлях до його загальної чисельності в них, то абсолютні втрати населення в будівлях при землетрусі визначаються за формулами:

(5.9)

де Νзаг, Νбезв, Nсан - абсолютні загальні, безповоротні та санітарні втрати; N3 - чисельність населення, що знаходиться в будівлях.

Приклад 1. Населений пункт з кількістю жителів N = 50 000 чоловік, розташований на піщаному фунті і має безкаркасні будівлі з місцевого матеріалу без фундаменту, а також цегляні малоповерхові будинки (до 4 поверхів), великопанельні будівлі, побудовані на напівскельних фунтах, опинився в зоні дії землетрусу магнітудою 7 балів за шкалою Ріхтера, епіцентр якого знаходився в 50 км від населеного пункту, а гіпоцентр - на глибині Н = 30 км.

Визначити ступінь руйнування будівель і втрати серед населення міста.

Рішення.

1. Πο формулою (5.3) визначаємо інтенсивність землетрусу J(R):

2. Визначимо реальну інтенсивність землетрусу, ступінь руйнування будівель і споруд та людські втрати в залежності від типу грунту (формула (5.5)).

 
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Схожі тими

Прогнозування і оцінка обстановки при надзвичайних ситуаціях техногенного характеру
ПРОГНОЗУВАННЯ І ОЦІНКА ОБСТАНОВКИ ПРИ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ
Небезпечні природні явища, надзвичайні ситуації природного характеру
Попередження надзвичайних ситуацій природного і техногенного характеру
Природний ризик - моніторинг, динаміка надзвичайних ситуацій природного характеру
Прогнозування і оцінка обстановки при надзвичайних ситуаціях техногенного характеру
Прогнозування і оцінка обстановки при ураганах
Прогнозування і оцінка обстановки при повенях
Прогнозування і оцінка обстановки при хімічних аваріях
Прогнозування і оцінка обстановки при радіаційних аваріях
 
Предмети
Банківська справа
БЖД
Бухоблік і аудит
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика і естетика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Соціологія
Страхова справа
Товарознавство
Філософія
Фінанси