Сейсмические явления. Сейсмические районы. Эпицентр. Устойчивость водонасыщенных песков.

Сейсмические явления (землетрясения) – особый вид движения земной коры. Они выражаются в волновых упругих колебаниях и вызывают деформации земной коры. По происхождению землетрясения могут быть четырех видов:

1. Тектонические. Происходят в связи с тектоническими движениями земной коры. Это основной вид землетрясений, так как их воздействие распространяется на громадные площади и вызывают разрушительные последствия.

2. Денудационные. Связаны с горными обвалами, кастовыми провалами, взрывами бомб в грунте, а также с динамикой обусловленной производством различных работ. Денудационные землетрясения вызываются толчками малой мощности и захватывают небольшие территории.

3. Вулканические. Вызваны вулканической деятельностью, взрывом магматических газов, интенсивность вулканических землетрясений значительно больше денудационных, они распространяются на значительно не больших территориях.

4. Техногенные или инженерные. Возникают в результате инженерной деятельности человека – ядерные испытания, взрывы, быстрое заполнение ущелий водой при создании глубоких водохранилищ.

В недрах земли всегда можно установить гипоцентр, т.е. очаг в котором произошел разрыв вызывающий землетрясения. Глубина залегания гипоцентров различна и может достигать 700 км. В зависимости от глубины залегания три типа:

1. Поверхностные. Глубина гипоцентра до 50 км.

2. Промежуточные. От 50 до 300 км.

3. Глубинные. Более 300 км.

Если через гипоцентр провести земной радиус то точку пересечения этого радиуса с земной поверхностью называют эпицентром землетрясения, т.е. проекцию землетрясения на земную поверхность.

Землетрясения значительно осложняют строительство, вызывая необходимость применения специальных антисейсмических к-ий зданий и сооружений. В пределах территории нашей страны выделяются несколько районов высокой интенсивности землетрямения:

1. Пограничная область между азиатским материком и тихоокеанской впадиной (Камчатка, Курильские и Японские острова).

2. Пояс альпийских горноскладчатых районов (Карпаты, Крым, Кавказ, Памир).

3. Некоторые платформенные участки, испытывающие интенсивные тектонические движения (Прибайкалье, Тянь-Шань, Алтай).

Если эпицентр землетрясений расположен на дне морей и океанов, возникает моретрясение с образованием мощных волн (десятки метров) – цунами.

Формы сейсмических проявлений весьма разнообразны. Оползни и обвалы возникающие при землетрясениях не редко имеют огромные размеры. Под массой обрушившейся земли гибнут целые селения. В следствии освобождения энергии в гипоцентре землетрясения создается давление на окружающие горные породы. Это давление вызывает два вида колебаний:

1. Поперечные (сдвиговые, перпендикулярные продольным) сейсмические волны, проходят только через твердую среду, обладающую упругостью формы, через жидкую и газообразную не проходят.

2. Продольные ( сжатия и растяжения) распространяются во всех трех фазах.

Скорость продольных волн в 1,7 раза больше поперечных. Силу землетрясений оценивают в баллах. В нашей стране принята 12 бальная шкала. При силах землетрясений от 1 до 6 баллов обычные сооружения устойчивы, поэтому районирование территорий с сейсмическими воздействиями проведено от 7 до 12 баллов. Для расчетов силовых воздействий , оказываемых землетрясениями используют понятие сейсмического ускорения и коэф-та сейсмичности.

Сейсмическим ускорением называется величина определяемая по следующей формуле: ²/Т²

А – амплитуда колебаний поверхностных слоев земли, измеряемая сейсмографами,

Т – период колебаний сейсмической волны по показаниям сейсмографа

Коэффициентом сейсмичности К_s называется отношение сейсмического ускорения к ускорению силы тяжести: К_s=α/g.

Величину коэф-та сейсмичности по СНиПу сравнивают с бальностью следующим образом.

Расчетная сейсмичность – балл.	7	8	9
Коэф-т сейсмичности	0,025	0,05	0,1

Проверку того или иного сооружении на сейсмичность можно выполнить использую сейсмические карты. Сооружения при землетрясениях может оказаться поврежденным или даже разрушенным в результате:

1. Нарушения устойчивости его основания

2. Из-за воздействия на само сооружения сейсмических инерционных сил

3. Возможного возникновения резонанса

Устойчивость основания в рассматриваемых условиях может нарушаться при воздействии сооружений на толщу водонасыщенных песков. Величина инерционных сейсмических сил определяется по следующей формуле: S_ik=Q_kXk_sXβ_iXη_ik

Действие инерционной сейсмической силы принимают статический и дальнейший расчет ведут по правилам статики: S_ik=+-k_sXQ_k

Двойной знак указывает на различную направленность действия инерционной силы (вперед назад, вверх вниз). Величину сейсмической инерционной силы можно выразить через массу тела и ускорения: S_ik=αXm

Давление не связного грунта на подпорные стенки с учетом сейсмического воздействия определяем по следующим формулам: g_c=[1+k_stg(45+φ/2)]P; g_c^*=[1-k_stg(45-φ/2)]P^*

Устойчивость водонасыщенных песков нарушается при динамическом воздействии на них. При сотрясении песка с ускорением колебательного движения выше некоторого критического значения α_кр в нем появляется тенденция к уплотнению. При уплотнении песка объем пор заполненных водой уменьшается. Избыточное для новой плотности песка количество поровой воды устремляется вверх. В результате на поверхности образуется слой воды.

Оползни.

Сущность и значение оползневых явлений. Классификация оползней. Природа оползневых явлений. Различные формы оползневых проявлений. Противооползневые мероприятия.

Оползень – смещение земляных масс по склону под влиянием силы тяжести. Оползни происходят в том случае, когда возникающие в массе грунта, вблизи откосов сдвигающие напряжения оказываются выше напряжений, которым может противостоять грунт. При этом перемещаются и здания построенные на этих откосах, происходит перекос конструкций, осадка сооружений, а нередко и их разрушение.

Развиваются оползни на склонах гор в долинах рек, оврагах, берегов озер и морей, искусственных выемок и насыпей. Главными факторами способствующими сдвигу масс с откосов являются:

1. Процессы выветривания

2. Воды водотоков и водоемов омывающих склоны

3. Атмосферные и подземные воды

4. Хозяйственная деятельность человека

5. Сейсмические явления

Процессы выветривания превращают скальные породы, слагающие склон, в нескальные. Поверхностные воды морей, озер, рек соприкасающиеся с подошвой склона подмывают его. В результате подмыва в подошвенной части образуется скважина над которой нависает откос. Деятельность подземных вод при нарушении устойчивости склонов многообразна. Протекая в подошвенных слоях потоп подземных вод может стать причиной растворения и выноса частиц приподошвенного слоя, который становится рыхлым и сжимается под весом вышележащих слоев грунта. Хозяйственная деятельность человека влияет на образование оползней. Сейсмические явления сопровождаются воздействием на склоны инерционных сил и понижением сопротивляемости сдвигу пород.

Вопрос об устойчивости и деформации сооружений возведенных на любых толщах в сейсмических районах приобретает значение лишь тогда, когда в период возведения сооружений сухая песчаная толща подвергается затоплению. Уплотнение песков является наиболее простым способом обеспечения сейсмической устойчивости. Уплотнение песка при этом можно проводить методом штыкования толщи мощными стержнями.