Розрахунок осередку ураження при землетрусах

При землетрусах утворюються поздовжні, поперечні і поверхневі хвилі, що розповсюджуються від гіпоцентру. Поздовжні сейсмічні хвилі мають найбільшу швидкість (6-8 км/с) і відчуваються на поверхні землі в першу чергу. Поперечні хвилі здійснюють коливання у напрямку перпендикулярному до поздовжніх і мають швидкість в 2-3 рази меншу. Поздовжні і поперечні хвилі викликають руйнування на середніх відстанях від епіцентру. Поверхневі хвилі визначають руйнуючі дії в дальній зоні від епіцентру. Швидкість розповсюдження поверхневих хвиль 1-1,2 км/с.

Інтенсивність (сила) землетрусу на поверхні землі (І), що характеризує ступінь руйнування, залежить від глибини осередку Ь, магнитуди М, складу ґрунту і визначається за формулами:

В епіцентрі:

І₀ = 1,5М - 3,5 l g h +З,балів

На відстані:

де h- глибина гіпоцентру, км;

R - відстань до епіцентру, км;

М - магнитуда, в балах за шкалою Ріхтера (0-9) балів.

Енергія землетрусу визначається за формулою:

Е=10 ^{( 4+ 1.6 M)}Дж

Проявлення наслідків землетрусу поділяється на дві фази:

Перша фаза - час прибуття поздовжніх, коли відчуваються поштовхи і будинки одержують незначні руйнування. Час прибуття першої фази визначається за формулою:

(с),

де V_позд - швидкість поздовжніх хвиль (для осадових порід V_позд=6,1 км/с);

R - відстань до епіцентру, км;

h - глибина гіпоцентру, км.

Друга фаза - час приходу поверхневих сейсмічних хвиль. Друга фаза головна, вона визначає ступінь руйнування об'єкту і час її прибуття визначається за формулою:

де V_пов - швидкість поверхневих хвиль (для піщаних ґрунтів V_пов =1,2 км/с, глини - 1 км/с, насипного ґрунту - 0,35 км/с).

Інтервал між 1 і 2 фазами складає 30 - 60 с, що дозволяє провести екстрені заходи захисту.

Заходи щодо захисту від наслідків землетрусів поділяються на попередні і дії під час землетрусу.

Попередні заходи захисту від землетрусів:

- Сейсмостійке будівництво;

- Нейтралізація джерел підвищеної небезпеки;

- Підготовка служб рятування і ліквідації наслідків землетрусу;

- Наявність в кожному будинку запасів продуктів, води на 3 -5 доби, аптечок;

- Навчання населення правилам поведінки під час землетрусів.

З початком землетрусу люди, які знаходяться в будинках до 2-го поверху, повинні терміново покинути приміщення і вийти на відкрите місце (за 25-30 с). В разі неможливості покинути будинок стати в прорізі дверей або капітальних внутрішніх стін. Вимкнути світло, газ, воду. Після припинення підземних поштовхів покинути приміщення (ліфтом користуватись заборонено). Знаходячись на вулиці, відійти подалі від будинків і споруд, стовпів і ліній електропередач. Знаходячись в автомобілі, негайно зупинитись у .небезпечному місті та перечекати поштовхи.

2. ПОВЕНІ ТА ЇХ НАСЛІДКИ

Повінь - тимчасове затоплення суші водою в результаті розливу річок вище звичайного горизонту внаслідок танення снігів, зливних дощів, льодових заторів або обвалу, руйнування дамб і гребель та інше. В приморських районах затоплення може бути під впливом гравітаційних хвиль підводного землетрусу - цунамі (в перекладі з японського – «велика хвиля в гавані»).

За кількістю людських жертв і матеріальних збитків, що припадають на одиницю площі, повені займають друге місце після землетрусів.

Уражаючим фактором повені є руйнуюча дія мас води.

Основними параметрами повені є: глибина затоплення, ширина території, що затоплюється, максимальна швидкість потоку води, тривалість затоплення. Параметри повені визначаються за формулами:

а) глибиназатоплення (h_З), м

h₃ = h-h_{м, M},

де h - висота підйому води,м;

h_M - висота місця об'єкту, м.

б) ширинатериторії, що затоплюється Ш,м

,

де α - кут нахилу берегової смуги, град.

в) максимальна швидкість потоку води (V_max), М/с:

.

де h - висота підйому води, м;

h₀ - глибина річки в звичайних умовах, м;

V₀- швидкість течії води в річці в звичайних умовах, м/с

При великій швидкості прибуття води руйнуюча дія потоку визначається величиною швидкісного натиску ΔР_ШВ- динамічним навантаженням потоку води, кПа

де ρ_в - густина води, г/см ;

V - швидкість потоку води, м/с.

Уражаюча дія хвилі затоплення визначається її швидкістю (швидкістю потоку) Vз і висотою хвилі h₃.

Наприклад, цегляні житлові будинки одержують слабкі руйнування при Vз=1,5м/с і h₃=2,5 м; середні (2,5м/с, 4м) і сильні (3м/с, 6м).

При руйнуванні греблі гідротехнічної споруди в перший момент ураження викликають динамічні навантаження, які створюються хвилею прориву, що залежать від висоти хвилі, швидкості руху хвилі і інших чинників, наведено в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2.

Класифікація повеней за причинами виникнення

Ступені руйнування будинків і споруд в залежності від глибини затоплення (висоти хвилі) h₃м і максимальної швидкості потоку води V_мах м/с наведені в таблиці 4.3.

Таблиця 4.3.

Наслідки дії води при руйнуванні греблі

При руйнуванні греблі тривалість хвилі прориву t _З і висоту хвилі прориву h_в на різній відстані від греблі можна визначити за співвідношеннями, які наведені в таблиці 4.4.

Таблиця 4.4.

Залежність параметрів хвилі прориву від ємності водосховища, ширини прориву

та відстані до греблі

Примітка до таблиці 4.4. Н - глибина води перед греблею, м; Т - час вивільнення водосховища, год, який визначається за формулою:

год

де W – обсяг водосховища, м³;

В – ширина прориву, м;

N – максимальний витік води на 1м ширини прориву м²/см.

Залежить глибини води перед греблею Н і максимального витіку води на 1м ширини прориву м²/см наведено в таблиці 4.5.

Таблиця 4.5.