ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

4.2.1. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 35о, питоме зчеплення с = 6 кПа, довжина дуги ковзання 11,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 170,5 та 540 кН. 4.2.2. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 34о, питоме зчеплення с = 6 кПа, довжина дуги ковзання 11,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 180,5 та 520 кН. 4.2.3. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 30о, питоме зчеплення с = 6 кПа, довжина дуги ковзання 11,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 165,5 та 545 кН. 4.2.4. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 48о, питоме зчеплення с = 6 кПа, довжина дуги ковзання 11,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 195,5 та 530 кН. 4.2.5. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 44о, питоме зчеплення с = 5 кПа, довжина дуги ковзання 11,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 180,5 та 520 кН. 4.2.6. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 50о, питоме зчеплення с = 4 кПа, довжина дуги ковзання 12,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 165,5 та 545 кН. 4.2.7. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 58о, питоме зчеплення с = 7 кПа, довжина дуги ковзання 11,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 195,5 та 530 кН. 4.2.8. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 34о, питоме зчеплення с = 6 кПа, довжина дуги ковзання 13,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 170,5 та 510 кН. 4.2.9. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 35о, питоме зчеплення с = 6 кПа, довжина дуги ковзання 11,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 175,5 та 545 кН. 4.2.10. Оцінити стійкість укосу, якщо він складений з піщаного ґрунту з такими фізико-механічними характеристиками: кут внутрішнього тертя ϕ = 48о, питоме зчеплення с = 4 кПа, довжина дуги ковзання 14,5

м, складові ваги укосу Ті та Ni відповідно дорівнюють 175,5 та 515 кН.

§ 3.4.3. Оцінка обстановки в зоні прояву екзогенних геологічних процесів природного та техногенного походження: селі

Теоретичні відомості

Сель (або ж силь; від араб. сейль, сайль — бурхливий потік) — це короткочасні бурхливі грязьові або грязьово-кам'яні потоки на гірських річках з дуже небезпечним вмістом намулу та уламків гірських порід. Виникнення селів у багатьох випадках пов'язане з антропогенними втручаннями в екосистеми: вирубкою лісів і деградацією ґрунтів на гірських схилах, руйнуванням природних систем відведення ґрунтових вод та ін. Безпосередньою причиною утворення селю (його "спусковим гачком") може бути різкий паводок, викликаний інтенсивними зливами, бурхливим таненням снігу тощо, прорив греблі, землетрус, вулканічна діяльність та інші причини (табл. 3.4).

Таблиця 3.4

Характеристики селів та їх основні типи

Селі є однією з причин виникнення надзвичайних ситуацій і можуть спричиняти величезні руйнування. В Україні селі спостерігаються у горах Карпат (де у басейнах річок Черемош, Дністер, Тиса, Прут та ін. нараховується 219 селевих басейнів) і Криму та у деяких місцевостях на Правобережжі. Зоною прояву селів (означеної як селевий басейн) називають гірську територію з прилеглими до неї схилами, на яких знаходяться зруйновані внаслідок механічної та хімічної деградації гірські породи, та гірськими річками з їхніми витоками, руслами і водозбором. Селеві басейни в Україні охоплюють близько 9% території Криму, 40% — Закарпаття, 33% — Івано-Франківської області, 15% — Буковини. Ймовірність виникнення селю залежить від складу й будови гірських порід, ступеня їхнього перетворення внаслідок вивітрювання, інтенсивності антропогенного тиску на навколишнє природне середовище та ступеня екологічної деградації довкілля. Повторюваність селів у селенебезпечних районах України є неоднаковою.

Первинним уражаючим фактором селю є ударна хвиля грязьового або грязьово-кам'яного потоку. Його інтенсивність значною мірою залежить від висоти розташування селевих витоків, геологічної будови та ступеня ерозії гірських порід. Залежно від висоти, на якій утворюються селеві потоки, селеві басейни поділяють на високогірні (2,5 км над рівнем моря і вище), середньогірні (1,0...2,5 км над рівнем моря), та низькогірні (до 1,0 км над рівнем моря). Чим вище розташований селевий басейн, тим більшою є його селеактивність і потужність (яку оцінюють за об'ємом селевого виносу у тис. м3 з 1 км2 території). Катастрофічні (за потужністю) селі мають селеві виноси об'ємом понад 1 млн. м3 з 1 км 2 і спостерігаються на Земній кулі приблизно один раз на 30…50 років. Селі потужні та середньої потужності мають об'єми селевих виносів від 10 тис. м3 до 1,0 млн. м3 і спостерігаються не частіше одного разу на 2…3 роки. Селі малої потужності із виносом селевого матеріалу об'ємом до 10 тис. м3 виникають у гірських місцевостях практично повсюдно і спостерігаються по декілька разів на рік. Потужність селевих потоків визначає їхню уражаючу дію (табл. 3.5).

Селевий потік складається з води, уламків гірських порід, грязі та іншого рихлого матеріалу, утвореного за рахунок вивітрювання гірських порід та гірської ерозії. За складом селю розрізняють: 1) грязьовий сель (суміш води, невеликої кількості землі і дрібного каміння); 2) грязьово-кам'яний сель (суміш води, гравію, гальки та невеликого каміння); 3) водяно-кам'яний сель (суміш води і каміння великого розміру).

У більшості випадків селевий потік рухається зі швидкістю від 2,0 м/с до 4,5 м/с, але під час прориву заторів і гребель вона може зростати до 10 м/с. Об'єм одночасного селевого виносу змінюється у широких межах — від менш, ніж 1,0 тис. м3 (дуже мілкий сель) до понад 10 млн. м3 (гігантський сель). Вміст твердих матеріалів у селевому потоці становить від 10% до 75%. При цьому окремі уламки гірських порід можуть сягати у поперечнику 3…4 метра, а їхня загальна маса може становити до 100…200 тонн. Густина речовини у селевому потоці становить 1100...1500 кг/м3 у водокам'яних потоках, 1500...2000 кг/м3 — у грязьових потоках, 2100...2500 кг/м3 — у

грязекам'яних потоках. Під час сходження селевого потоку часто спостерігається утворення "голови" селю висотою до 25 метрів.

ЗАДАЧА-ЗРАЗОК.

В утвореному внаслідок інтенсивних злив селі ерозійного типу об'єм одноразового селевого виносу становить Vсель= 3,2 тис. м3 ("мілкий" сель), а густина селевого матеріалу дорівнює ρ= 2200 кг/м3. Швидкість селевого потоку становить v= 3,0 м/с. Після переповнення річкового русла селевий виніс розосереджується у гірську долину й уражає частково заглиблені наземні

РОЗВ'ЯЗАННЯ:

1) Розраховуємо масу одноразового селевого виносу за формулою mсель = ρ ×Vсель :

mсель = 2200кг / м3 ×6,4 103 м3 =14,08 106 кг.

2) Розраховуємо кінетичну енергію селевого потоку

КЕсель = 12 mсельvсель2 = 12 ×14,08 106 кг×(3м/с)2 =63,36 106 Дж =63,36МДж.

3)Ураховуючи відомий зв'язок між кінетичною енергією

рухомого тіла та створеного ним тиску КЕсель = ∆р×V , розраховуємо надлишковий тиск, утворений у фронті селевої хвилі

∆р = КЕсель = 63,36 106 3Дж = 63,36 103 Па = 63,36кПа V 1000м

4) Отримане значення надлишкового тиску, що його чинить селева хвиля, є меншим, ніж вказана в умові задачі межа стійкості інженерної споруди (частково заглибленого металевого резервуару). Уточнюючи ступінь руйнування цієї споруди за довідковою таблицею (див., наприклад, табл. 6.2 на с. 280-282 підручника Шоботова В.М.), доходимо висновку, що спричинений селем ступінь руйнувань частково заглиблених наземних металевих резервуарів може бути означений як середній, оскільки отримане

значення надлишкового тиску 50кПа ∆р 80кПа.

Відповідь: ∆р = 63,36кПа ; середній ступінь руйнувань.

ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

4.3.1. В утвореному внаслідок інтенсивних злив селі ерозійного типу об'єм одноразового селевого виносу становить Vсель= 2,2 тис. м3 ("мілкий" сель), а густина селевого матеріалу дорівнює ρ= 2500 кг/м3. Швидкість селевого потоку становить v= 3,5 м/с. Після переповнення річкового русла селевий виніс розосереджується у гірську долину й уражає оглядові колодязі та заслінки загальним об'ємом V= 40 м3,

межа стійкості яких становить ∆plim =1000кПа. Розрахуйте

надлишковий тиск у фронті селевої хвилі і визначте спричинений селем ступінь руйнування цих інженерних споруд.

4.3.2. В утвореному внаслідок інтенсивних злив селі ерозійного типу об'єм одноразового селевого виносу становить Vсель= 4,6 тис. м3 ("мілкий" сель), а густина селевого матеріалу дорівнює ρ= 2400 кг/м3. Швидкість селевого потоку становить v= 4,0 м/с. Після переповнення річкового русла селевий виніс розосереджується у гірську долину й уражає металеві заглиблені резервуари загальним об'ємом V= 500 м3,

межа стійкості яких становить ∆plim = 200кПа. Розрахуйте

надлишковий тиск у фронті селевої хвилі і визначте спричинений селем ступінь руйнування цих інженерних споруд.

4.3.3. В утвореному внаслідок інтенсивних злив селі ерозійного типу об'єм одноразового селевого виносу становить Vсель= 7,3 тис. м3 ("мілкий" сель), а густина селевого матеріалу дорівнює ρ= 2800 кг/м3. Швидкість селевого потоку становить v= 3,0 м/с. Після переповнення річкового русла селевий виніс розосереджується у гірську долину й уражає підземні кабельні лінії загальним об'ємом V= 100 м3, межа

надлишковий тиск у фронті селевої хвилі і визначте спричинений селем ступінь руйнування цих інженерних споруд.

4.3.4. В утвореному внаслідок інтенсивних злив селі ерозійного типу об'єм одноразового селевого виносу становить Vсель= 13,7 тис. м3 ("середній" сель), а густина селевого матеріалу дорівнює ρ= 2500 кг/м3. Швидкість селевого потоку становить v= 8,0 м/с. Після переповнення річкового русла селевий виніс розосереджується у гірську долину й уражає підземні лінії водогону загальним об'ємом V= 200 м3, межа

надлишковий тиск у фронті селевої хвилі і визначте спричинений селем ступінь руйнування цих інженерних споруд.

4.3.5. В утвореному внаслідок інтенсивних злив селі ерозійного типу об'єм одноразового селевого виносу становить Vсель= 8,8 тис. м3 ("мілкий" сель), а густина селевого матеріалу дорівнює ρ= 2300 кг/м3. Швидкість селевого потоку становить v= 3,3 м/с. Після переповнення річкового русла селевий виніс розосереджується у гірську долину й уражає підземні лінії газопроводу загальним об'ємом V= 100 м3, межа

4.3.10. В утвореному внаслідок інтенсивних злив селі ерозійного типу об'єм одноразового селевого виносу становить Vсель= 0,15 тис. м3 ("дуже мілкий" сель), а густина селевого матеріалу дорівнює ρ= 2100 кг/м3. Швидкість селевого потоку становить v= 2,9 м/с. Після переповнення річкового русла селевий виніс розосереджується у гірську долину й уражає повітряні ЛЕП низької напруги на дерев'яних опорах загальним об'ємом V= 20 м3, межа стійкості яких

становить ∆plim = 35кПа. Розрахуйте надлишковий тиск у фронті

селевої хвилі і визначте спричинений селем ступінь руйнування цих інженерних споруд.

Модуль 3. Оцінка обстановки та соціально-економічних наслідків надзвичайних ситуацій

Практичне заняття 5.

ПОЖЕЖА ТА ПРОГНОЗУВАННЯ ПОЖЕЖНОЇ ОБСТАНОВКИ