Ускорение в глубине земной коры

Характер воздействия землетрясений на
различные объекты часто оценивают по
величине максимального ускорения
грунтового основания при прохождении
сейсмических волн.

Данное положение опирается на второй
закон Ньютона

где F – сила, действующая
на сооружение; m – масса
сооружения;

— ускорение.

x
.

Рис.
13. Груз на пружине

При отсутствии переменных во времени
внешних сил уравнение движения массы
m записывается в виде

— это частота свободных колебаний
системы, величина к – жесткость пружины,
представляющая собой коэффициент
пропорциональности между величиной
удлинения (сжатия) пружины и величиной
усилия, вызвавшего данное удлинение –
сжатие (своего рода аналог модуля Юнга).

Решение уравнения (1.52) имеет вид

,
(1.53)

где А, В – постоянные, определяемые из
начальных условий

Если при t = 0 x
= x0,

Зависимость (1.54) показывает, что
рассматриваемое движение является
гармоническим колебанием около положения
статического равновесия. Частота
свободных колебаний

и период колебаний

не зависят от начальных условий и,
следовательно, от амплитуды.

Пусть на массу m действует
произвольная сила Р(t),
рис. 13. Тогда уравнение движения массы
запишется в виде

.
(1.55)

Решение этого уравнения имеет вид

Здесь x1 отвечает
свободным колебаниям системы (1.54). Время

при t < Т и

Пусть сила Р(t) гармоническая,
то есть Р(t) = Р0 sin

где x1 – свободные
колебания системы;

,
то амплитуда колебаний теоретически
становится бесконечно большой. Такое
колебание называется состоянием
резонанса.

В более сложном случае движения системы
с одной степенью свободы при наличии
сил сопротивления, пропорциональных
скорости перемещения, уравнение движения
имеет вид

,
(1.58)

где 2n – параметр
сопротивления.

Подстановкой u = xent
его можно упростить

Для последнего уравнения согласно
выражению (1.56) решение записывается в
виде

или,
возвращаясь к переменной x
, находим

,
(1.59)

где x1
– свободные колебания.

Колебания x1
вычисляются по соотношению

где А,
В, С, Q – постоянные,
определяемые из начальных условий.

Если возмущающая сила гармоническая
Р(t) = Р0 sin(

.
(1.60)

Подстановка этого решения в уравнение
(1.58) и сравнение коэффициентов при
одинаковых тригонометрических функциях
времени приводят к следующим соотношениям

,
(1.61)

Вместо (1.60) можно пользоваться зависимость

,
при z =

где x – относительное смещение,

— собственная частота,

Видно, что при

Зная массу и частоту собственных
колебаний здания, физико-механические
свойства и параметры движения грунтового
основания при распространении сейсмических
волн, по уравнению (1.63) можно оценить (в
приближении одномерной модели движения)
параметры движения здания – x,

Следует отметить, что в этом уравнении
под собственной частотой сооружения
подразумеваются свободные колебания
здания на грунтовом основании.

Период собственных колебаний зданий
допустимо оценивать по соотношению

,
(1.64)

Зависимость степени разрушения зданий,
сооружений от интенсивности землетрясения

Пример. Оценить воздействие
землетрясения на отдельно стоящее
промышленное здание с легким металлическим
каркасом, расположенное на расстоянии
60 км от эпицентра. Магнитуда
землетрясения М = 7, глубина очага
землетрясения 10 км, грунт – песчаные
и глинистые толщины (поправка

= 2 балла).

Решение. 1. По формуле (1.49) находим
интенсивность землетрясения в эпицентре.

Согласно табл. 3 такое землетрясение
называется уничтожающим.

2. Интенсивность землетрясения
на расстоянии 60 км определяем по
формуле (1.50)

3. Согласно табл. 4 при интенсивности
землетрясения 7,3 балла разрушение здания
оценивается как среднее.

Садовским М. А. установлено также, что
при соотношении времен Т < Т0
амплитуда колебаний сооружения
существенно меньше амплитуды колебания
грунтового основания. Данный вывод
находится в соответствии со вторым
следствием решения (1.57).

Выяснено, что в данном случае, то есть
при Т < Т0, повреждения зданий,
сооружений происходят лишь тогда, когда
скорость колебаний грунта превосходит
некоторую критическую величину. Например,
для типовых жилых зданий величина
критической скорости составляет

см/с. Колебания грунта со скоростью,
большей этой величины, вызывают серьезные
повреждения зданий. Таким образом,
поражающее действие сейсмических волн
относительно малой продолжительности
определяется величиной скорости
грунтовых колебаний.

Случай близких значений Т и Т0
особый. Воздействие колебаний грунтового
основания на здание, сооружение в этих
условиях предлагается учитывать
введением коэффициента динамичности

,
который учитывает, во сколько раз может
увеличиться интенсивность (амплитуда)
колебаний.

,
(1.65)

где n – коэффициент
затухания колебаний сооружения.

Величина n редко бывает
меньше 0,2. Следовательно, максимальное
значение

при Т = Т0 может достигать 5. Данный
результат находится в соответствии с
соотношениями (1.62), согласно которым
коэффициент динамичности при наличии
сопротивления всегда остается конечным.

В соотношениях (1.64), (1.65) под собственными
колебаниями здания, как и в уравнении
(1.63), подразумеваются свободные колебания
здания на грунтовом основании.

Соотношение
Т < Т0 наиболее характерно для
случаев воздействия на сооружения
сейсмовзрывных волн, образующихся при
подземных взрывах зарядов обычных
взрывчатых веществ. Действие таких волн
рассматривается в следующем параграфе.

Сейсмические явления

Сейсмические(от греческого — сотрясение) явления
проявля­ются в виде упругих колебаний
земной коры. Это грозное явле­ние
природы типично районам геосинклиналей,
где активно дей­ствуют современные
горообразовательные процессы, а также
зонам субдукции и обдукции.

Сотрясения сейсмического происхождения
происходят почти непрерывно. Специальные
приборы регистрируют в течение года
более 100 тысяч землетрясений, но из них,
к счастью, только около 100 приводят к
разрушительным последствиям и отдель­ные
— к катастрофам с гибелью людей, массовыми
разрушения­ми зданий и сооружений
(рис. 45).

Землетрясения возникают также в процессе
извержения вулка­нов (в России,
например, на Камчатке), возникновения
провалов в связи с обрушением горных
пород в крупные подземные пещеры, узкие
глубокие долины, а также в результате
мощных взры­вов, производимых, например,
в строительных целях. Разрушите­льное
действие таких землетрясений невелико
и они имеют местное значение, а наиболее
разрушительными являются текто­нические
сейсмические явления, захватывающие,
как правило, большие площади

История знает катастрофические
землетрясения, когда погиба­ли десятки
тысяч людей и разрушались целые города
или их боль­шая часть (г. Лиссабон —
1755 г., г. Токио — 1923 г., г. Сан-Фран­циско
— 1906 г., Чили и остров Сицилия — 1968 г.).
Только в первой половине XX в. их было
3749, при этом только в Прибай­калье
произошло 300 землетрясений. Наиболее
разрушитель­ные — в городах Ашхабаде
(1948) и Ташкенте (1966).

Исключительное по силе катастрофическое
землетрясение про­изошло 4 декабря
1956 г в Монголии, зафиксированное также
на территории Китая и России. Оно
сопровождалось огромными раз­рушениями.
Один из горных пиков раскололся пополам,
часть го­ры высотой 400 м обрушилась в
ущелье. Образовалась сбросовая впадина
длиной до 18 км и шириной 800 м. На поверхности
земли появились трещины шириной до 20
м. Главная из этих трещин протянулась
до 250 км.

Наиболее катастрофическим было
землетрясение 1976 г., про­исшедшее в
г. Таншань (Китай), в результате которого
погибло 250 тыс. человек в основном под
обрушившимися зданиями из глины
(сырцового кирпича).

Тектонические сейсмические явления
возникают как на дне океанов, так и на
суше. В связи с этим различают моретрясения
и землетрясения.

Моретрясения
возникают в
глубоких океанических впадинах Тихого,
реже Индийского и Атлантического
океанов. Быстрые поднятия и опускания
дна океанов вызывают смещение крупных
масс горных пород и на поверхности
океана порождают пологие волны (цунами)
с расстоянием между гребнями до 150 км и
очень небольшой высотой над большими
глубинами океана. При подхо­де к берегу
вместе с подъемом дна, а иногда сужением
берегов в бухтах высота волн увеличивается
до 15—20 м и даже 40 м.

Цунамиперемещаются на расстояния в сотни и
тысячи кило­метров со скоростью
500—800 и даже более 1000 км/ч. По мере
уменьшения глубины моря крутизна волн
резко возрастает и они со страшной силой
обрушиваются на берега, вызывая
разруше­ния сооружений и гибель людей.
При моретрясении 1896 г. в Японии были
отмечены волны высотой 30 м. В результате
уда­ра о берег они разрушили 10 500 домов,
погибло более 27 тыс. человек.

От цунами чаще всего страдают Японские,
Индонезийские, Филиппинские и Гавайские
острова, а также тихоокеанское побе­режье
Южной Америки. В России это явление
наблюдается на восточных берегах
Камчатки и Курильских островах. Последнее
катастрофическое цунами в этом районе
возникло в ноябре 1952 г. в Тихом океане,
в 140 км от берега. Перед приходом волны
море отступило от берега на расстояние
500 м, а через 40 мин на побе­режье
обрушилось цунами с песком, илом и
различными обломка­ми. Затем последовала
вторая волна высотой до 10—15 м, которая
довершила разрушение всех построек,
расположенных ниже деся­тиметровой
отметки.

Самая высокая сейсмическая волна —
цунами поднялась у по­бережья Аляски
в 1964 г.; высота ее достигла 66 м, а скорость
585 км/ч.

Частота возникновения цунами не столь
велика, как у земле­трясений. Так, за
200 лет на побережье Камчатки и Курильских
островов их наблюдалось всего 14, из
которых четыре были ката­строфическими.

На побережье Тихого океана в России и
других странах со­зданы специальные
службы наблюдения, которые оповещают
о приближении цунами. Это позволяет
вовремя предупредить и укрыть людей от
опасности. Для борьбы с цунами возводят
ин­женерные сооружения в виде защитных
насыпей, железобетон­ных молов,
волноотбойных стенок, создают искусственные
отме­ли. Здания размещают на высокой
части рельефа.

Землетрясения.
Сейсмические волны. Очаг
зарождения сейсми­ческих волн называют
гипоцентром (рис. 46). По глубине залега­ния
гипоцентра различают землетрясения:
поверхностные — от 1 до 10 км глубины,
коровью — 30—50 км и глубокие (или
плуто­нические) — от 100—300 до 700 км.
Последние находятся уже в мантии Земли
и связаны с движениями, происходящими
в глу­бинных зонах планеты. Такие
землетрясения наблюдались на Да­льнем
Востоке, в Испании и Афганистане. Наиболее
разрушите­льными являются поверхностные
и коровые землетрясения.

Непосредственно над гипоцентром на
поверхности земли рас­полагается
эпицентр. На этом участке сотрясение поверхности
происходит в первую очередь и с наибольшей
силой. Анализ землетрясений показал,
что в сейсмически активных районах
Земли 70 % очагов сейсмических явлений
располагаются до глу­бины 60 км, но
наиболее сейсмичной все же является
глубина от 30 до 60 км.

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).

Скорость
распространения продольных (vp)
и поперечных (vs)
волн в различных породах и в воде, км/сек

Оценка
силы землетрясений. За
землетрясениями ведут посто­янные
наблюдения при помощи специальных
приборов — сей­смографов, которые
позволяют качественно и количественно
оценивать силу землетрясений.

Сейсмические шкалы (гр. seismos—землетрясение
+ лат.sca-
la— лестница) используют для оценки
интенсивности колебаний (сотрясений)
на поверхности Земли при землетрясениях
в баллах. Первую (из близких к современным)
10-балльную сейсмическую шкалу составили
в 1883 г. совместно М. Росси (Италия) и Ф.
Фо­рель (Швейцария). В настоящее время
большинство стран мира используют
12-балльные сейсмические шкалы: «ММ» в
США (усо­вершенствованная шкала
Меркалли—Конкани—Зиберга); Между­народнаяMSK-64 (по фамилии авторов
С. Медведева, В. Шпон- хойера, В. Карника,
созданная в 1964 г.); Института физики
Земли АН СССР и др. В Японии используется
7-балльная шкала, состав­ленная Ф.
Омори (1900) и в последующем многократно
пе­реработанная. Балльность по шкалеMSK-64 (уточненной и дополненной
Межведомственным советом по сейсмологии
и сей­смостойкому строительству в
1973 г.) устанавливается:

Энергия, выделившаяся в очаге, может
выражаться абсолют­ной величиной (Е,
Дж), величиной энергетического класса(K
= lgE)или условной величиной, называемой
магнитудой,

Ниже приводятся сравнительные
характеристики разных групп землетрясений
(табл, 12).

Для расчетов силовых воздействий
(сейсмических нагрузок), оказываемых
землетрясениями на здания и сооружения,
исполь­зуют понятия: ускорение
колебаний (а),коэффициент сейсмич­ности (кс)
и максимальное относительное смещение
(0.

На практике силу землетрясений измеряют
в баллах. В Рос­сии используется
12-балльная шкала. Каждому баллу
соответству­ет определенное значение
ускорения колебания а(мм/с2). В табл. 13 приведена современная
12-балльная шкала и дана крат­кая
характеристика последствиям землетрясений.

Сейсмические
районы территории России. Вся
земная поверх­ность разделена на
зоны: сейсмические, асейсмические и
пене­сейсмические. Ксейсмическимотносят районы, которые располо­жены
в геосинклинальных областях. Васейсмическихрайонах землетрясений не бывает (Русская
равнина, Западная и Северная Сибирь). Впенесейсмическихрайонах землетрясения происходят
сравнительно редко и бывают небольшой
силы.

Для территории России составлена карта
распространения землетрясений с
указанием баллов. К сейсмическим районам
от­носятся Кавказ, Алтай, Забайкалье,
Дальний Восток, Сахалин, Курильские
острова, Камчатка. Эти районы занимают
пятую часть территории, на которой
располагаются крупные города. В настоящее
время эта карта обновляется и в ней
будут содержать­ся сведения о
повторяемости землетрясений во времени.

Землетрясения способствуют развитию
чрезвычайно опасных гравитационных
процессов — оползней, обвалов, осыпей.
Как пра­вило, все землетрясения от
семи баллов и выше сопровождаются этими
явлениями, причем катастрофического
характера. Повсеме­стное развитие
оползней и обвалов наблюдалось, например,
во время Ашхабадского землетрясения
(1948), сильного землетрясе­ния в Дагестане
(1970), в долине Чхалты на Кавказе (1963), в
долине р. Нарын (1946), когда сейсмические
колебания вывели из состояния равновесия
крупные массивы выветрелых и разрушен­ных
пород, которые располагались в верхних
частях высоких скло­нов, что вызвало
подпруживание рек и образование крупных
гор­ных озер. Существенное влияние
на развитие оползня оказывают и слабые
землетрясения. В этих случаях они
являются как бы тол­чком, спусковым
механизмом уже подготовленного к
обрушению массива. Так, на правом склоне
долины р. Актуры в Киргизии по­сле
землетрясения в октябре 1970 г. образовались
три обширных оползня. Зачастую не столько
сами землетрясения оказывают вли­яние
на здания и сооружения, сколько вызванные
ими оползневые и обвальные явления
(Каратегинское, 1907 г., Сарезское, 1911 г.,
Файзабадское, 1943 г., Хаитское, 1949 г.,
землетрясения). Объем массы сейсмического
обвала (обвал — обрушение), расположенно­го
в сейсмоструктуре Бабха (северный склон
хребта Хамар-Дабан, Восточная Сибирь),
составляет около 20 млн м3. Сарезское
земле­трясение силой 9 баллов,
происшедшее в феврале 1911 г., сбросило с
правого берега р. Мургаб в месте впадения
в нее Усой-Дарьи2,2млрд м3горной массы, что привело к образованию
плотины высотой 600—700 м, шириной 4 км,
длиной6км и озера на высо­те 3329 м над уровнем
моря объемом 17—18 км3, площадью
зерка­ла 86,5 км2, длиной 75 км,
шириной до 3,4 км, глубиной 190 м. Под завалом
оказалось небольшое селение, а под водой
киш­лак Сарез.

В результате сейсмического воздействия
при Хаитском земле­трясении (Таджикистан,
10 июля 1949 г.) силой 10 баллов большое
развитие получили обвальные и оползневые
явления на склоне хребта Тахти, после
чего сформировались земляные лавины и
се­левые потоки 70-метровой толщины
со скоростью 30 м/с. Объем селевого потока
— 140 млн м3, площадь разрушений —
1500 км2.

Строительство
в сейсмических районах (сейсмическое
микрорай­онирование). При
строительных работах в районах
землетрясений необходимо помнить, что
баллы сейсмических карт характеризу­ют
только некоторые усредненные грунтовые
условия района и поэтому не отражают
конкретных геологических особенностей
той или иной строительной площадки. Эти
баллы подлежат уточ­нению на основе
конкретного изучения геологических и
гидроге­ологических условий строительной
площадки (табл. 14). Это до­стигается
увеличением исходных баллов, полученных
по сейсмической карте, на единицу для
участков, сложенных рых­лыми породами,
в особенности увлажненными, и их
уменьшени­ем на единицу для участков,
сложенных прочными скальными породами.
Породы II категории по сейсмическим
свойствам свою исходную балльность
сохраняют без изменения.

Корректировка баллов строительных
участков справедлива, главным образом,
для равнинных или холмистых территорий.
Для горных районов необходимо принимать
во внимание и дру­гие факторы. Опасными
для строительства являются участки с
сильно расчлененным рельефом, берега
рек, склоны оврагов и ущелий, оползневые
и карстовые участки. Крайне опасны
участ­ки, расположенные вблизи
тектонических разрывов. Весьма
зат­руднительно строить при высоком
залегании уровня грунтовых вод (1—3 м).
Следует учитывать, что наибольшие
разрушения при землетрясениях происходят
на заболоченных территориях, на
обводненных пылеватых, на лессовых
недоуплотненных породах, которые при
сейсмическом сотрясении энергично
доуплотняют- ся, разрушая выстроенные
на них здания и сооружения.

При ведении инженерно-геологических
изысканий в сейсми­ческих районах
требуется выполнять дополнительные
работы, регламентированные соответствующим
разделом СНиП 11.02—96 и СП 11.105-97.

На территориях, где сила землетрясений
не превышает 7 бал­лов, основания
зданий и сооружений проектируют без
учета сей­смичности. В сейсмических
районах, т. е. районах с расчетной
сейсмичностью 7, 8и 9 баллов, проектирование оснований
ведут в соответствии с главой специального
СНиПа по проектирова­нию зданий и
сооружений в сейсмических районах.

В сейсмических районах не рекомендуется
прокладывать во­доводы, магистральные
линии и канализационные коллекторы в
водонасыщенных грунтах (кроме скальных,
полускальных и круп­нообломочных), в
насыпных грунтах независимо от их
влажно­сти, а также на участках с
тектоническими нарушениями. Если
основным источником водоснабжения
являются подземные воды трещиноватых
и карстовых пород, дополнительным
источником всегда должны служить
поверхностные водоемы.

Большое практическое значение для жизни
и производствен­ной деятельности
человека имеет предсказание момента
начала землетрясения и его силы. В этой
работе уже имеются заметные успехи, но
в целом проблема прогнозирования
землетрясений еще находится на стадии
разработки.

Вулканизм
— это процесс
прорыва магмы из глубин земной коры на
поверхность земли. Вулканы
—геологические
образова­ния в виде гор и возвышений
конусовидной, овальной и других форм,
возникшие в местах прорыва магмы на
земную поверх­ность.

Вулканизм проявляется в районах субдукций
и обдукций, а внутри литосферных плит
— в зонах геосинклиналей. Наибольшее
количество вулканов расположено вдоль
побережья Азии и Амери­ки, на островах
Тихого и Индийского океанов. Вулканы
имеются также на некоторых островах
Атлантического океана (у побережья
Америки), в Антарктиде и Африке, в Европе
(Италия и Ислан­дия). Различают вулканы
действующие и потухшие. Действующими
называют те
вулканы, которые постоянно или периодически
из­вергаются;потухшими— те, которые прекратили свое действие,
и об их извержениях нет данных. В ряде
случаев потухшие вулканы снова
возобновляют свою деятельность. Так
было с Везувием, нео­жиданное извержение
которого произошло в 79 г. н. э.

На территории России вулканы известны
на Камчатке и на Ку­рильских островах
(рис. 47). На Камчатке расположено 129
вулка­нов, из них 28 действующих.
Наибольшую известность получил вулкан
Ключевская сопка (высота 4850 м), извержение
которого повторяется приблизительно
через каждые 7—8 лет. Активно дей­ствуют
вулканы Авачинский, Карымский, Безымянский.
На Кури­льских островах насчитывают
до 20вулканов, из которых около половины
действующих.

Потухшие вулканы на Кавказе — Казбек,
Эльбрус, Арарат. Казбек, например, еще
действовал в начале четвертичного
перио­да. Его лавы во многих местах
покрывают район Военно-Грузин­ской
дороги.

В Сибири в пределах Витимского нагорья
также обнаружены потухшие вулканы.
Извержения вулканов происходят
по-разному. Это в большой мере зависит
от типа магмы, которая извергается.
Кислая и сред­няя магмы, будучи очень
вязкими, дают извержения со взрыва­ми,
выбросом камней и пепла. Излияние магмы
основного со­става обычно происходит
спокойно, без взрывов. На Камчатке и
Курильских островах извержения вулканов
начинаются с подзем­ных толчков, далее
следуют взрывы с выбросом водяных паров
и излиянием раскаленной лавы.

Извержение, например, Ключевской сопки
в 1944—1945 гг. сопровождалось образованием
над кратером раскаленного конуса высотой
до 1500 м, выбросом раскаленных газов и
обломков по­род. После этого произошло
излияние лавы. Извержение сопро­вождалось
землетрясением в 5 баллов. При извержении
вулканов типа Везувия характерно
выпадение обильных дождей за счет
конденсации водяных паров. Возникают
исключительные по силе и грандиозности
грязевые потоки, которые, устремляясь
вниз по склонам, приносят огромные
разрушения и опустошения. Так же может
действовать вода, образовавшаяся в
результате таяния сне­гов на
вулканических склонах кратеров; и вода
озер, сформиро­вавшихся на месте
кратера.

Строительство зданий и сооружений в
вулканических районах имеет определенные
трудности. Землетрясения обычно не
дости­гают разрушительной силы, но
продукты, выделяемые вулканом, могут
пагубно сказаться на целостности зданий
и сооружений и их устойчивости. Многие
газы, выделяемые при извержениях,
например серни­стые, опасны для людей.
Конденсация паров воды вызывает
ка­тастрофические ливни и грязевые
потоки. Лава образует потоки, ширина и
длина которых зависят от уклона и рельефа
местности. Известны случаи, когда длина
лавового потока достигала 80 км (Исландия),
а мощность — 10—50 м. Скорость течения
основных лав составляет 30 км/ч, кислых
— 5—7 км/ч, из вулканов взлета­ют
вулканические пеплы (пылеватые частицы),
песок, лапилли (частицы 1—3 см в диаметре),
бомбы (от сантиметров до не­скольких
метров). Все они представляют собой
застывшую лаву и при извержении вулкана
разлетаются на различные расстояния,
засыпают поверхность земли многометровым
слоем обломков, обрушивают кровли
зданий.

Сравнительные характеристики землетрясений

Для расчетов силовых
воздействий (сейсмических нагрузок),
оказываемых землетрясениями на здания
и сооружения, исполь­зуют понятия:
ускорение колебаний (а),
коэффициент сейсмич­ности
(kс)
и максимальное относительное смещение
(Q).

На практике силу землетрясений
измеряют в баллах. В Рос­сии используется
12-балльная шкала. Каждому баллу
соответству­ет определенное значение
ускорения колебания а
(мм/с2).
В табл.13 приведена современная 12-балльная
шкала и дана крат­кая характеристика
последствиям землетрясений.

Сейсмические баллы и последствия землетрясений

Сейсмические районы
территории России. Вся
земная поверхность разделена на зоны:
сейсмические, асейсмические и пене
сейсмические. К сейсмическим
относят районы, которые
расположены в геосинклинальных областях.
В асейсмических района
землетрясений не бывает (Русская равнина,
Западная и Северная Сибирь). В
пенесейсмических
районах землетрясения
происходят сравнительно редко и бывают
небольшой силы.

Для территории России
составлена карта распространения
землетрясений с указанием баллов. К
сейсмическим районам от­носятся
Кавказ, Алтай, Забайкалье, Дальний
Восток, Сахалин Курильские острова,
Камчатка. Эти районы занимают пятую
часть территории, на которой располагаются
крупные города. В настоящее время эта
карта обновляется и в ней будут содержаться
сведения о повторяемости землетрясений
во времени.

Землетрясения способствуют
развитию чрезвычайно опасны гравитационных
процессов — оползней, обвалов, осыпей.
Как правило, все землетрясения от семи
баллов и выше сопровождаются этими
явлениями, причем катастрофического
характера. Повсеместное развитие
оползней и обвалов наблюдалось, например,
во время Ашхабадского землетрясения
(1948), сильного землетрясения в Дагестане
(1970), в долине Чхалты на Кавказе (1963), в
долине р. Нарын (1946), когда сейсмические
колебания вывели из •Состояния равновесия
крупные массивы выветрелых и разрушен­ных
пород, которые располагались в верхних
частях высоких скло­нов, что вызвало
подпруживание рек и образование крупных
горных
озер. Существенное
влияние на развитие оползня оказывают
и слабые землетрясения. В этих случаях
они являются как бы тол­чком, спусковым
механизмом уже подготовленного к
обрушению массива. Так, на правом склоне
долины р. Актуры в Киргизии по­сле
землетрясения в октябре 1970 г. образовались
три обширных оползня. Зачастую не столько
сами землетрясения оказывают вли­яние
на здания и сооружения, сколько вызванные
ими оползневые и обвальные явления
(Каратегинское, 1907 г., Сарезское, 1911 г.,
Файзабадское, 1943 г., Хаитское, 1949 г.,
землетрясения). Объем массы сейсмического
обвала (обвал — обрушение), расположенного
и сейсмоструктуре Бабха (северный склон
хребта Хамар-Дабан, Восточная Сибирь),
составляет около 20 млн м3.
Сарезское земле­трясение силой 9
баллов, происшедшее в феврале 1911 г.,
сбросило с правого берега р. Мургаб в
месте впадения в нее Усой-Дарьи 2,2 млрд
м3
горной массы, что привело к образованию
плотины высотой 600—700 м, шириной 4 км,
длиной 6 км и озера на высо­те 3329 м над
уровнем моря объемом 17—18 км3,
площадью зеркала 86,5 км2,
длиной 75 км, шириной до 3,4 км, глубиной
190 м. Под завалом сказалось небольшое
селение, а под водой киш­лак Сарез.

В результате сейсмического
воздействия при Хаитском земле­трясении
(Таджикистан, 10 июля 1949 г.) силой 10 баллов
большое развитие получили обвальные и
оползневые явления на склоне хребта
Тахти, после чего сформировались земляные
лавины и се-левые потоки 70-метровой
толщины со скоростью 30 м/с. Объем селевого
потока — 140 млн м3,
площадь разрушений — 1500 км2.

Строительство в сейсмических
районах (сейсмическое микрорай­онирование).
При строительных работах в районах
землетрясений необходимо помнить, что
баллы сейсмических карт характеризу­ют
только некоторые усредненные грунтовые
условия района и поэтому не отражают
конкретных геологических особенностей
той или иной строительной площадки. Эти
баллы подлежат уточ­нению на основе
конкретного изучения геологических и
гидроге­ологических условий строительной
площадки (табл. 14). Это достигается
увеличением исходных баллов, полученных
по сейсмической карте, на единицу для
участков, сложенных рыхлыми породами,
в особенности увлажненными, и их
уменьшени­ем на единицу для участков,
сложенных прочными скальными породами.
Породы II
категории по сейсмическим свойствам
свою исходную балльность сохраняют без
изменения.