Насоки за оперативно прогнозиране на обстановката в зоните на унищожение
| Поради големия обем този материал е разположен на няколко страници: 1 2 3 4 5 |
за оперативно прогнозиране на обстановката в
райони на опустошителни земетресения
от учебника Осигуряване на дейността и действията на силите за аварийно реагиране: учебник в 3 части: част 2. Инженерно осигуряване на мерките и действията на силите за аварийно реагиране: в 3 книги: книга 2. Оперативно прогнозиране на инженерната обстановка при извънредни ситуации. / Под общата сума. изд. /, и др. - М,:, 1998. - 166с
аз Оперативно прогнозиране на обстановката
в райони на опустошителни земетресения
1.1 Интензивност на сеизмичното въздействие при земетресения
Земетресенията са сред най-опасните природни бедствия.
Внезапността, съчетана с огромната разрушителна сила на вибрациите на земната повърхност, често води до голям брой човешки жертви и значителни материални щети.
В същото време трябва да се отбележи, че важен принос за броя на спасените хора имат изключително кратките срокове за изпълнение на спасителните операции, тъй като един ден след земетресението 40% от броя на жертвите, които са получили тежки травматични наранявания, са безвъзвратни загуби, след 3 дни - 60%, а след 6 дни - 95%. Тази статистика показва необходимостта от спасителни операции за възможно най-бързото изваждане на хората от развалините. Дори при масивни разрушения, спасителните работи трябва да приключат в рамките на 5 дни.
Въз основа на гореизложеното, за ефективната организация на ASNDR е необходимо незабавнослед въздействието на земетресението да оцени размера на възможните щети, да определи състава на силите и средствата, необходими за извършване на спасителните операции в рамките на определените срокове, и да пристъпи към тяхното развръщане в районите за изпълнение на задачите. След това при постъпване на разузнавателни данни да се уточни необходимата численост на силите и средствата.
Нека се спрем на някои основни понятия, необходими за решаване на проблема за оценка на ситуацията в зоните на разрушителни земетресения.
Земетресението се проявява под формата на земни вибрации и ефективността на неговото въздействие върху околната среда и по-специално върху сградите се определя количествено чрез интензитет (J) по дванадесетобална скала. Редица европейски държави използват Международната модифицирана сеизмична скала MMSK - 86. Интензитетът на земетресението не се измерва с инструменти. За да се определи, е необходимо да се изследва засегнатата зона - да се установи степента на увреждане на сгради, пътища, планински склонове, промени в земната повърхност - всичко, което може да бъде засегнато от земетресението, включително реакцията на хора и животни. Има специални формуляри, които се изпращат в земетръсните райони за събиране на данни. Обработват се картите с данни за земетресения и на базата на това, по скалата MMSK - 86, се оценява стойността на интензитета на земетресенията в различни точки в зоната на бедствието.
По този начин интензитетът на земетресенията е относителна величина и зависи от епицентралното разстояние (колкото по-близо до източника, толкова по-голям е интензитетът), дълбочината на източника (колкото по-малка е дълбочината, толкова по-голям е интензитетът), както и от други условия (високата поява на подземни води и рохкави скали допринася за увеличаване на интензивността).
Има обективна мярка за силата на едно земетресение - магнитуд. Колкото по-силна е амплитудатасеизмична вълна, толкова по-голям е магнитудът на земетресението. Идеята за мащаба е оживена от професор в Калифорнийския технологичен институт Рихтер. Скалата за магнитуд на Рихтер се основава на инструментални данни, т.е. на записи на земетресения от сеизмографи, способни да уловят много слабо земно треперене с амплитуда от само няколко микрона.
Според Рихтер магнитудът на удара е логаритъмът от максималната амплитуда на записа на този удар, изразен в микрони, направен от стандартен краткопериодичен торсионен сеизмометър на разстояние 100 km от епицентъра. Тъй като сеизмометрите могат да бъдат разположени на различни разстояния от епицентъра на земетресението, има подходящи методи за изчисление за всяка сеизмична станция. Най-силното регистрирано досега земетресение е с магнитуд 8,9.
Съществува аналитична връзка между магнитуда M и интензивността на земетресенията J в точки, която е известна в литературата като формула за макросеизмичното поле на земята
J \u003d B ∙ M - C ∙ lg + E, (4.1)
където D е епицентралното разстояние, km;
H е дълбочината на източника, km;
M е магнитудът на земетресенията;
B, C, E са регионални константи.
Стойностите на коефициентите B, C, E в уравнение (4.1) могат да бъдат различни за конкретни региони. Ако стойностите на константите са неизвестни, те могат да се приемат равни на B=1,5; С=3,5; Е=3,0. Тази формула се използва за прогнозиране на последствията от земетресение.
За ранно прогнозиране по правило се използва карта на общото сеизмично райониране на територията на страната. Индекси 1, 2 и 3 в близост до оценките в зоните на интензивност отразяват честотата на сеизмични земетресения с възможна интензивност веднъж на 100, 1000 и 10 000 години (71, 72, 73, 81, 82, 83, 91, 92, 93).
1.2 Класификация на сградите и характеристики на тяхното разрушаване
1.2.1 Класификация на сградите
При извършване на изчисления за определяне на последствията от земетресение е препоръчително да се използва класификацията на сградите, дадена в сеизмичната скала MMSK - 86.
В съответствие с тази скала сградите се разделят на две групи:
строителни и типови конструкции без антисеизмични мерки;
сгради и типови конструкции с антисеизмични мерки.
Сградите и типичните конструкции без антисеизмични мерки са разделени на типове:
A 1 -Местни сградиСгради със стени от местни строителни материали: кирпич без рамка; кирпичени или кални тухли без основа; от обли или късани камъни на глинен хоросан и без правилна (тухлена или с правилна форма) зидария в ъглите и др.
A 2 -Местни сгради.Сгради, направени от кирпич или кални тухли, с каменни, тухлени или бетонни основи; от късан камък на вар, цимент или сложен хоросан с правилно полагане в ъглите; от облицовъчен камък върху варов, циментов или сложен разтвор; от зидария "мидис"; сгради с дървена конструкция с кирпичен или глинен пълнеж, с тежки глинени или глинени покриви; масивни масивни огради от кирпич или глина и др.
B -Местни сгради.Сгради с дървена конструкция с кирпичени или глинени пълнежи и леки плочи.
B 1 -Типични сградиСгради от печени тухли, дялан камък или бетонни блокове на вар, цимент или сложен хоросан; дървени панелни къщи.
B 2 -Конструкцииот печени тухли, дялан камък илибетонни блокове на вар, цимент или сложен разтвор: масивни огради и стени, трансформаторни павилиони, силози и водни кули.
Б -Местни сгради.Дървени къщи, изрязани на "лапа" или "обло".
В 1 -Типови сгради.Стоманобетонни, рамкови едропанелни и стоманобетонни едроблокови къщи.
B 2 -КонструкцииСтоманобетонни конструкции: силози и водни кули, фарове, подпорни стени, басейни и др.
Сградите и стандартните конструкции с антисеизмични мерки са разделени на типове:
C 7 -Типови сгради и конструкцииот всички видове (тухлени, блокови, панелни, бетонни, дървени, панелни и др.) с антисеизмични мерки за прогнозна сеизмичност от 7 точки.
C 8 -Типови сгради и съоръженияот всички видове с антисеизмични мерки за прогнозна сеизмичност от 8 точки.
C 9 -Типови сгради и съоръженияот всички видове с антисеизмични мерки за прогнозна сеизмичност от 9 точки.
Когато два или три вида са комбинирани в една сграда, сградата като цяло трябва да се класифицира като най-слабата от тях.
1.2.2 Характеристики на разрушаването на сгради
При извършване на изчисления за прогнозиране на разрушения и човешки загуби под въздействието на експлозивни натоварвания обикновено се разглеждат четири степени на разрушение на сградите - слабо, средно, силно и пълно. По време на земетресения е обичайно да се вземат предвид пет степени на разрушение на сградите. Международната модифицирана сеизмична школа MMSK - 86 предлага следната класификация на степента на разрушение на сградите:
d=1 -леки щети.Леки щети по материалните и неконструктивните елементи на сградата: тънки пукнатини по мазилката; отчупване на малки парчета мазилка; тънъкпукнатини във връзките на тавани със стени и запълване на стени с рамкови елементи, между панели, в режещи пещи и рамки на врати; тънки пукнатини в прегради, корнизи, фронтони, тръби. Няма видими повреди по конструктивните елементи. За отстраняване на щетите е достатъчен текущ ремонт на сградите.
d=2 -средни щети.Значителни щети по материалните и неконструктивните елементи на сградата, падащи пластове мазилка, през пукнатини в прегради, дълбоки пукнатини в корнизи и фронтони, падащи тухли от тръби, падащи отделни керемиди. Леки повреди на носещите конструкции: тънки пукнатини в носещите стени, леки деформации и малки отрязъци от бетон или хоросан във възлите на рамката и във връзките на панелите. За отстраняване на щетите е необходим основен ремонт на сградите.
d=3 -тежки щети.Разрушаване на неконструктивни елементи на сградата: срутване на части от прегради, корнизи, фронтони, комини. Значителни повреди на носещите конструкции: чрез пукнатини в носещите стени, значителни деформации на рамката, забележими измествания на панелите, разцепване на бетон в възлите на рамката. Сградата е с възможност за ремонт.
d = 4 -частично разрушаванена носещи конструкции: счупвания и падания на носещи стени; срутване на ставите и рамковите възли; нарушаване на връзките между частите на сградата; срутване на отделни подови панели; срутване на големи части от сградата. Сградата е за събаряне.
d = 5 -срутвания.Срутване на носещи стени и тавани, пълно срутване на сградата със загуба на формата.
Характерът на разрушаването на сградите до голяма степен зависи от проектната схема на тези сгради.
В рамковите сгради, възлите на рамката са предимно разрушени, порадипоявата на значителни огъващи моменти и напречни сили в тези места. Особено тежки щети се получават от основата на стелажите и ставите на напречните греди със стелажите на рамката.
В едропанелни и едроблокови сградинай-често се разрушават челните връзки на панелите и блоковете между тях и с таваните. В този случай се наблюдава взаимно изместване на панелите, отваряне на вертикални фуги, отклонение на панелите от първоначалното им положение, а в някои случаи и срутване на панелите.
За сгради с носещи стени от местни материали(кирпичени тухли, кирпичени блокове, туф блокове и др.) са характерни следните повреди:
появата на пукнатини в стените;
срутване на крайни стени;
изместване, а понякога и срутване на подове;
срутване на свободно стоящи стелажи и особено печки и комини.
Най-устойчиви на сеизмично въздействие са дървените дървени и рамкови къщи.По правило такива сгради се запазват и само при интензитет от 8 точки или повече се наблюдава промяна в геометрията на сградата, а в някои случаи и срутване на покрива.
Разрушаването на сградите се характеризира изцяло от законите на разрушението.Под законите за разрушаванена сграда се разбира връзката между вероятността от нейното увреждане и интензивността на проявата на земетресение в точки. Законите за разрушаване на сградите са получени въз основа на анализ на статистически материали за разрушаването на жилищни, обществени и промишлени сгради от въздействието на земетресения с различна интензивност.
За да се изгради крива, приблизително определяща вероятността от възникване на поне определена степен на щети на сгради, се използва нормалният закон. Това отчита, че за същата сграда можеразгледайте не една, а пет степени на унищожение, т.е. след унищожаването настъпва едно от петте несъвместими събития. Стойностите на математическото очакване M на интензитета на земетресение в точки, причиняващи поне определена степен на разрушение на сгради, са дадени в таблица 4.1.
Математически очакванияМна законите за разрушаване на сгради