ЛІТЕРАТУРА:

1.Стеблюк М.І. Цивільна оборона: Підручник. — К., 2003. — 455 с.

2.Шоботов В.М. Цивільна оборона. Навчальний посібник.— К.,

2004.— 438 с.

3.Депутат О.П., Коваленко І.В., Мужик І.С. Цивільна оборона. Підручник. — Львів, 2001. — 336 с.

НАЙВАЖЛИВІШІ ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ №4

§ 3.4.1. Оцінка обстановки при землетрусі

Теоретичні відомості

Землетруси — це підземні поштовхи та коливання земної поверхні, зумовлені раптовим вивільненням потенціальної енергії земних надр. На земній кулі щорічно реєструється близько одного мільйона землетрусів, понад ста з них спричиняють руйнування, а одиниці землетрусів є катастрофічними. Щороку на Землі від землетрусів гине близько 10000 осіб, а щорічні збитки від землетрусів оцінюються сумою понад 70 млрд. доларів США. При землетрусах вивільняється значна енергія (порядку 1020 Дж), накопичена внаслідок пружної деформації земної породи. Порядок наведеної величини відповідає приблизно 0,01% теплової енергії Землі, що викидається нею у космічний простір.

Сейсмічні рухи є складними, але піддаються класифікації. Існує декілька сейсмічних шкал, найпоширенішими серед них є шкала Ріхтера (шкала магнітуд), 12-бальна шкала MSK-64 (Медведєва- Шпонхойєра-Карніка), Європейська макросейсмічна шкала EMS-98 та інші. Шкала Ріхтера розроблена її автором професором Каліфорнійського технологічного інституту (Пасадена, США) Чарлзом Ф. Ріхтером для оцінки енергії землетрусу у магнітудах. Магнітуда обчислюється у вигляді величини, що є прямо пропорційною десятковому логарифму амплітуди коливань частинок земною породи

де a — амплітуда, записана у мікрометрах.

Найчутливіші сучасні сейсмографи здатні зафіксувати коливання земної кори з магнітудою до -3. Натомість найсильніший землетрус оцінюють магнітудою, близькою до amax = 9,0, а землетрус з

магнітудою понад 7 (a 7 ) може бути великою катастрофою. Якісна Європейська макросейсмічна шкала EMS-98 запроваджена

в Україні від 01.10.2011 року відповідно до Національного стандарту ДСТУ-Б-В.1.1-28:2010 "Захист від небезпечних геологічних процесів, шкідливих експлуатаційних впливів, від пожежі. Шкала сейсмічної інтенсивності". Основною перевагою цієї шкали є те, що вона дозволяє описувати землетрус у схематизованій стислій формі, і це може робити будь-яка, навіть зовсім непідготовлена людина.

Перехід від шкали Ріхтера до шкали EMS-98 здійснюється через розрахунок за формулою

де I — інтенсивність землетрусу (у балах) за шкалою EMS-98, М — магнітуда землетрусу (безрозмірна величина), h — глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу (у км), R — відстань від епіцентру землетрусу до точки спостереження (у км).

Зрозуміло, що амплітуди сейсмічних хвиль зменшуються при віддаленні від осередку землетрусу. Вибираючи для вимірювань якусь стандартну відстань, Ч.Ріхтер узяв таку, яка дорівнювала 100 км від епіцентру землетрусу. Цей вибір був виправданий тим, що вчений мав справу лише з неглибокими землетрусами, для яких гіпоцентральні та епіцентральні відстані є практично однаковими. Вочевидь, зовсім не обов'язково кожного разу розташовувати прилади точнісінько на відстані 100 км від епіцентру — та це й неможливо, достатньо просто вводити поправки для приведення результатів вимірювань, отриманих на інших відстанях, до тих, що були б отримані на відстані 100 км. Такі поправки не є дуже точними, й у цьому криється одна з причин того, що для того самого землетрусу різні сейсмічні станції дають відмінні одне від одного значення магнітуд.

Поправками, що їх вводять при розрахунках магнітуди М, намагаються врахувати глибину розташування вогнища землетрусу (гіпоцентру) всередині земної кори, напрям на нього від сейсмічної станції, місцеві геологічні умови та інші фактори. На сучасних сейсмічних станціях усю розрахункову роботу з визначення числового значення магнітуди виконують потужні ЕОМ.

Прийнято вважати зоною стихійного лиха уражену землетрусом територію, на якій магнітуда М ≥ 4,5. За шкалою EMS-98 це територія, у межах якої інтенсивність землетрусу перевищує 5 балів: I ≥ V балів.

ЗАДАЧА-ЗРАЗОК.

Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М = 5,5, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h = 10 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98), визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі, а також розрахуйте площу території, ураженої землетрусом (площу зони стихійного лиха).

РОЗВ'ЯЗАННЯ:

1) За відомою магнітудою М= 5,5 визначаємо амплітуду коливань земної кори

a=10М =105,5 = 316000мкм = 0,316м.

2)Здійснюємо перехід від шкали Ріхтера (шкали магнітуд) до шкали EMS-98 (шкали інтенсивностей) і визначимо таким чином інтенсивність землетрусу в його епіцентрі

I =1,5 M −3,5lg R2 + h2 +3 =1,5 5,5 −3,5lg 0 +102 +3 = 7,75 .

3)Отримане число записуємо із використанням римських цифр (які, як відомо, не мають десяткових частин), подаючи його у вигляді

І= VII...VIII балів.

4)За допомогою довідкових таблиць визначаємо наслідки землетрусу при інтенсивності VII...VIII балів: Руйнуються другорядні

елементи будівель, відколупуються окремі шматки штукатурки, у стінах утворюються тріщини. Поштовхи відчуваються не тільки у будівлях, а й в автомобілях. У стінах будинків утворюються великі тріщини, спостерігається падіння димарів, пам'ятників. На крутосхилах і на сирому ґрунті — тріщини.

4) Визначаємо площу ураженої землетрусом території, узявши для розрахунків значення інтенсивності І = V балів на межі зони ураження:

5 =1,5 5,5 −3,5lg RV2 +102 +3.

Звідси знаходимо квадрат радіуса ураженої землетрусом території:

RV2 = 3632,5 км2.

Очевидно, що шукана площа SУРАЖ зони стихійного лиха може бути оцінена як площа кола радіусом RV:

SУРАЖ =πRV2 =11400км2 .

Відповідь: a = 0,316м; І = VII...VIII балів; SУРАЖ =11400км2 .

ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

4.1.1. Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=4,5, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=50 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі. 4.1.2. Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=5,0, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=6 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі. 4.1.3. Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=6,0, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=30 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі.

4.1.4. Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=6,5, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=90 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі.

4.1.5.Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=7,0, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=100 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі.

4.1.6.Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=7,5, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=120 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть,

якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98), визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі.

4.1.7. Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=8,0, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=200 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі.

4.1.8. Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=8,5, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=150 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі.

4.1.9. Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=6,25, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=110 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі.

4.1.10. Визначена за шкалою Ріхтера магнітуда землетрусу становить М=7,75, а глибина, на якій знаходиться гіпоцентр землетрусу, дорівнює h=95 км. Розрахуйте амплітуду a коливань земної кори. Оцініть, якою є в епіцентрі інтенсивність I цього землетрусу (за сейсмічною шкалою EMS-98) і визначте прогнозовані наслідки землетрусу в його епіцентрі.

tgϕ - коефіцієнт тертя;

с- зчеплення ґрунту;

Ті та Ni – складові від ваги вертикальних відсіків укосу, які визначають графічно або розраховують за величиною кутів αi .

Для забезпечення стійкості укосу, необхідно, щоб kс був більше за одиницю.

ВС

Ni

А

Р

Рис. 3.1. Розрахункова схема оцінки стійкості укосу

ЗАДАЧА-ЗРАЗОК.

Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього

Відповідь: стійкість укосу забезпечується, оскільки kc >1.