ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 323
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Вопросы для экзамена по предмету
Сейсмостойкость зданий и сооружений»
-
Строение Земли. Сейсмические пояса Земли. Континентальные плиты.
Земля имеет приближенную форму шара (экваториальный диаметр — 12 754 км, а полярный — около 12 711 км и состоит из нескольких оболочек, выделенных по химическим или реологическим свойствам. В центре расположено внутреннее ядро с радиусом около 1250 км, которое в основном состоит из железа и никеля. Далее идёт внешнее ядро (состоящее в основном из железа) с толщиной около 2200 км. Над ним лежат 2900 км вязкой мантии, состоящей из силикатов и оксидов, а ещё выше — довольно тонкая твёрдая кора. Она тоже состоит из силикатов и оксидов, но обогащена элементами, которые не встречаются в мантийных породах. Представления о внутреннем строении Земли основываются на топографических, батиметрических и гравиметрических данных, наблюдениях горных пород в обнажениях, образцах, поднятых на поверхность с больших глубин в результате вулканической активности, анализе сейсмических волн, которые проходят сквозь Землю, и экспериментах с кристаллическими твёрдыми телами при давлениях и температурах, характерных для глубоких недр Земли.
Сейсмические пояса Земли (греч. seismos — землетрясение) – это пограничные зоны между литосферными плитами, которые характеризуются высокой подвижностью и частыми землетрясениями, а также являются областями сосредоточения большинства действующих вулканов. Протяженность сейсмических областей составляет тысячи километров. Данные области соответствуют глубинным разломам на суше, а в океане – срединно-океаническим хребтам и глубоководным желобам.
Тектоническая плита — это массивный кусок литосферы неправильной формы, состоящий из коры и самого верхнего слоя мантии. Геологи выделили несколько тектонических плит, которые подразделяются на три основные категории: крупные, мелкие и микро (плиты). Всего существует восемь основных тектонических плит, включая Тихоокеанскую, Североамериканскую, Южноамериканскую, Евразийскую, Африканскую, Антарктическую, Австралийскую и Индийскую плиты.
-
Механизм и классификация землетрясений. Фазы сейсмических колебаний.
Механизм землетрясений в проваливании конуса горных пород в пустоту, возникающую при уменьшении объема каменной оболочки с сохранением ее массы, что увеличивает плотность глубинного вещества, занимающего меньший объем от прежнего менее плотного. Вершина опушенного конуса фиксируется гипоцентром, овальное основание конуса – эпицентральной областью.
Условно землетрясения подразделяются на слабые (1-4 балла), сильные (5-7 баллов) и разрушительные (8 и более баллов). При землетрясениях лопаются и вылетают стекла, с полок падают лежащие на них предметы, шатаются книжные шкафы, качаются люстры, с потолка осыпается побелка, а в стенах и потолках появляются трещины. Все это сопровождается оглушительным шумом.
От гипоцентра во все стороны расходятся сейсмические волны, по своей природе являющиеся упругими колебаниями. Различают продольные и поперечные сейсмические волны, как упругие колебания, распространяющиеся в земле от очагов землетрясений, взрывов, ударов и других источников возбуждения. Сейсмические волны — продольные,или /*-волны (лат.primae— первые), приходят к поверхности земли первыми, так как имеют скорость в 1,7 раза большую, чем поперечные волны;поперечные,или 5-волны (лат.secondae— вторые), иповерхностные,илиL-волны (лат.1оп- qeg— длинный). ДлиныL-волн больше, а скорости меньше, чем уР-и 5-волн. Продольные сейсмические волны — волны сжатия и растяжения среды в направлении сейсмических лучей (во все стороны от очага землетрясения или другого источника возбуждения); поперечные сейсмические волны — волны сдвига в направлении, перпендикулярном сейсмическим лучам; поверхностные сейсмические волны — волны, распространяющиеся вдоль поверхности земли.L-волны подразделяют на волны Лява (поперечные колебания в горизонтальной плоскости, не имеющие вертикальной составляющей) и волны Рэлея (сложные колебания, имеющие вертикальную составляющую), названные так в честь открывших их ученых. Наибольший интерес для инженера-строителя имеют продольные и поперечные волны. Продольные волны вызывают расширение и сжатие пород в направлении их движения. Они распространяются во всех средах — твердых, жидких и газообразных. Скорость их зависит от вещества пород. Это можно видеть из примеров, приведенных в табл. 11. Поперечные колебания перпендикулярны продольным, распространяются только в твердой среде и вызывают в породах деформации сдвига. Скорость поперечных волн примерно в 1,7 раза меньше, чем продольных.
На поверхности земли от эпицентра во все стороны расходятся волны особого рода — поверхностные, являющиеся по своей природе волнами тяжести (подобно морским валам). Скорость их распространения более низкая, чем у поперечных, но они оказывают на сооружения не менее пагубное влияние.
Действие сейсмических волн или, иначе говоря, продолжительность землетрясений, обычно проявляется в течение нескольких секунд, реже минут. Иногда наблюдаются длительные землетрясения. Например, на Камчатке в 1923 г. землетрясение продолжалось с февраля по апрель месяц (195 толчков).
-
Типы и свойства сейсмических волн при землетрясении.
Сейсмическая волна – это акустическая энергия, проходящая через слои земли. Она возникает в результате любого волнения внутри земной коры, в ходе механического воздействия на горные породы. Это: извержение вулкана, землетрясение, оползень, большой взрыв, движение магмы. Скорость, с которой она распространяется, зависит от нескольких показателей. В первую очередь это её тип. На быстроту продвижения также влияют плотные и упругие свойства породы, сквозь которую она проходит.
Сейсмические волны, которые возникают при землетрясениях и приводят твёрдую породу к деформации сжатия или растяжения, называются продольными. Их обозначают буквой P. Они также называются первичными потому, что во время толчков сейсмические станции их регистрируют первыми. Продольные характеризуются большой скоростью и имеют тенденцию к увеличению по мере углубления к центру планеты. Так в верхней части Земли они продвигаются со скоростью примерно 4-5 км/ч, а в центральной части её скорость равна 11 км/ч. Характер их движения схож со звуковыми волнами. Они без труда проходят как через любые твёрдые породы, так и через жидкости. Схожесть волн со звуковыми заключается ещё в том, что при выходе ближе к поверхности их могут услышать животные или люди.
Их разрушительная сила невелика. От неё лопаются стёкла в окнах и слышен грохот. Когда твёрдое тело при деформации сдвигается, возникают поперечные волны (S). Поперечные имеют скорость в 1,7 раза меньше, чем у продольных. Они не могут проходить через жидкости, такие как магма или воды океана. Поперечные, смещающие поверхность грунта, в зависимости от их скорости и амплитуды, могут привести к большим разрушениям. P и S волны считаются объёмными. Кроме них есть ещё поверхностные сейсмоволны, которые распространяются вдоль земной поверхности, не проникая на глубину более 160 км. Их обозначают, как L-волны или длинные. Длинные волны сильнее, чем объёмные влияют на характер разрушений. Но их сила ослабевает в зависимости от нахождения очага землетрясения: чем он дальше, тем они слабее. Длинные волны распространяются со скоростью 3,2-4,4 км/с и приходят позже объёмных. Их также различают два вида: Рэлея и Лява сейсмические волны.
Воздействие последних происходит горизонтально, приводя к разрушениям зданий. Волны Рэлея движутся по эллипсу.
P и S волны могут быть отражёнными и преломлёнными. Так как планета состоит из слоёв, отличающихся по составу и твёрдости, то это влияет на характер движения P и S волн. Они возвращаются обратно к поверхности, если встречают на своём пути изменения упругости и плотности. При постепенной смене этих характеристик возникает преломление волны (как луча солнца в воде), а при резке – отражение (как источника света от зеркала).
-
Сила землетрясений: магнитуда, энергетический класс, интенсивность.
Интенсивностьземлетрясения измеряется в баллах с помощью специальных шкал. Интенсивность -это степень ущерба от землетрясения в конкретном месте.
Первые сравнительные шкалы бальности были предложены итальянским ученым де Росси и швейцарцем Форрелем в 1880 г. (шкала Росси - Форелля). Итальянский вулканолог Меркалли создал новую 12 бальную шкалу, которая позднее была модифицирована и получила название ММ (модифицированная шкала Меркалли). Она используется до сих пор. В Японии разработана 7 бальная шкала для определения интенсивности землетрясений в условиях Японского архипелага. В 1964 г. сейсмографами Медведевым С.В. - СССР, Шпонхойером В.- ФРГ и Карником В.- ЧССР была создана 12 бальная шкала МSК - 64.
Интенсивность землетрясений по 12-ти бальной шкале.
I балл - неощутимое землетрясение. Обнаруживается и регистрируемся только сейсмографами
II балла - едва ощутимое землетрясение, Колебания ощущаются только отдельными людьми, находящимися внутри помещений, особенно на верхних этажах.
III балла - землетрясение. ощущается многими (около 50 %) людьми, находящимися. внутри помещений. Висячие предметы слегка раскачиваютс
1Убалла - заметное сотрясение, ощущается многими людьми. Дребезжание окон, дверей, посуды, Скрип полов и стен. Мебель дрожит. Висячие предметы слегка раскачиваются. Жидкость в открытых сосудах слегка, колеблется,
V баллов - ощущается всеми людьми внутри помещений, под открытым небом - многими. Спящие просыпаются. Животные беспокоятся. Сотрясение зданий в целом. Висячие предметы сильно раскачиваются. Картины сдвигаются с места. Незапертые двери и окна распахиваются и снова захлопываются. Из наполненных открытых сосудов в небольшом количестве выплескивается жидкость,
VI баллов - многие люди пугаются и выбегают из зданий. В некоторых случаях разбивается посуда и другие стеклянные изделия, падают книги. Возможно движение мебели. В штукатурке зданий образуются тонкие трещины,
VII баллов - повреждение зданий. Во многих каркасных, железобетонных зданиях - легкие повреждения. Во многих кирпичных домах и в зданиях крупноблочного типа наблюдаются небольшие трещины в стенах. Могут быть отдельные случаи оползней на песчаных берегах,
VIII баллов - сильные повреждения зданий. Испуг и паника. Сдвигается и иногда опрокидывается тяжелая мебель. Часть висячих ламп повреждается. Образуются небольшие оползни, трещины в грунтах шириной до несколько сантиметров.
IX баллов - всеобщее повреждение зданий. Всеобщая паника. Животные мечутся. Памятники и колонны опрокидываются. Разрывы частей трубопровода, в отдельных случаях искривление железнодорожных рельсов. Трещины в грунтах достигают 10 см. Частые оползни.
X баллов - всеобщее разрушение зданий. Кирпичные дома и здания крупноблочного типа полностью разрушаются. Опасные повреждения
плотин, дамб, мостов Разрывы и искривления подземных трубопроводов, оползни, возникновение новых озер.
XI баллов - катастрофа. Разрушаются все здания, мосты, шоссейные дороги Значительная деформация почвы. многочисленные горные обвалы.
ХII баллов - изменение рельефа. Сильное повреждение или разрушение практически всех наземных и подземных сооружений. Радикальные изменения земной поверхности.
Энергия землетрясений измеряется магнитудой Рихтера - это десятичный логарифм от выраженной в микронах максимальной записи толчка, сделанной сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра.
В настоящее время существуют разные модификации шкал магнитуд, в зависимости от того какие волны принимаются в расчет (продольные, поперечные, поверхностные) и какой аппаратурой они зарегистрированы. В странах СНГ используется шкала магнитуд, основанная на поверхностных волнах. Согласно этой шкале сильнейшее зарегистрированное землетрясение имели магнитуду 8,9. Поскольку шкала магнитуд логарифмическая, увеличение магнитуды на единицу означает десятикратное увеличение амплитуды сейсмической волны.
Сведения об интенсивности землетрясения, полученные из различных населенных пунктов наносят на карту и, соединяя точки с одинаковой интенсивностью получают линии изосейст