2.3.4 Определение центра поражения при землетрясениях
Магнитуда представляет собой десятичный логарифм максимальной амплитуды сдвига земной коры (λmax) по сейсмографу (в микронах) на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения:
M=lg λmax
Сейсмическая энергия (Е) связана с магнитудой (М)
lgE=4+1,6M,
отсюда
E=10(4+1,6M)Дж.
По другим источникам
E=10(11,4+1,5M)Дж,
или
Е=10(9,3+1,9М-0,024М2) ерг,
Где 1 ерг = 10-7 Дж.
В зависимости от глубины центра h в эпицентре связок между магнитудой М и силой землетрясения в баллах подано в таблице 5.4.
Таблица 5.4
|
h, км |
Магнитуда М |
|||
|
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
10 |
Сила в балах |
|||
|
VII |
VIII-X |
X |
XI-XII |
|
|
20 |
VI |
VII-III |
IX |
X-XI |
|
40 |
V |
VII- VIII |
VIII |
IX-X |
|
l |
11 |
25 |
50 |
200 |
|
h |
6 |
18 |
30 |
50 |
Центры поражения при землетрясениях силой V баллов и выше дают четыре зоны: слабые, средние, сильные и полные разрушения (табл. 5.5).
Таблица 5.5
|
Зоны разрушения |
Сила землетрясения |
Буревал, ураганы смерчи (скорость ветра) |
Излишнее давление при взрывах ΔРор,кПа |
Убытки от выхода из строя сооружений, % |
|
|
км/час. |
м/час. |
||||
|
Слабые |
V-VII |
65-90 |
18-25 |
10-20 |
10-30 |
|
Средние |
VII-VIII |
90-126 |
25-35 |
20-30 |
30-50 |
|
Сильные |
VIII-X |
126-180 |
35-50 |
30-50 |
50-90 |
|
Полные |
X-XII |
>180 |
>50 |
>50 |
90-100 |
Продольные сейсмические волны имеют большую скорость (6...8 км/с) и чувствуются на поверхности земли в первую очередь. Поперечные волны перпендикулярны продольным и имеют скорость вдвое - в три раза меньше.
Интенсивность (сила) землетрясения по шкале МСК-64 в эпицентре составляет:
J0=1,5M-3,5lgh + 3 (балла);
на расстоянии
JR=1,5M-3,5lg
+3
(балла),
Где h – глубина гипоцентра, км;
R – расстояние до эпицентра, км;
M – магнитуда (см. табл.5.4 по шкале Рихтера).
Проявление последствий землетрясения разделяется на две фазы:
Первая фаза - время прибытия продольных волн, когда чувствуются толчки и здания имеют незначительные разрушения:
t1ф
=
,
где
-
скорость
продольных волн (6…8 км/сек)
Вторая фаза – время прохождения поверхностных сейсмических волн
t2ф
=
+
;
где
-
скорость
поверхностных волн (для горного грунта
V=5 км/с; для чернозема V=2 км/в, песчаника
V=1,2 км/с, глины – 1 км/с, насыпной земли
0,35 км/с, воды 0,5 км/с).
Задача. Интервал промежду первой и второй фазами составляет 30...60 сек, что позволяет принять экстренные меры защиты. Рассчитать силу землетрясения, время прибытия сейсмических волн и энергию землетрясения (в джоулях и эргах) по данным табл. 5.6.
Таблица 5.6 - Исходные данные для расчетов
|
Вариант |
М |
h, км |
R, км |
|
|
|
1 |
5 |
5 |
5 |
5 |
6 |
|
2 |
6 |
10 |
10 |
2 |
6,2 |
|
3 |
7 |
15 |
15 |
1,2 |
6,4 |
|
4 |
8 |
20 |
20 |
1 |
6,6 |
|
5 |
5 |
25 |
25 |
0,35 |
6,8 |
|
6 |
6 |
30 |
30 |
0,5 |
7 |
|
7 |
7 |
35 |
35 |
1,5 |
7,2 |
|
8 |
8 |
40 |
40 |
2,5 |
7,4 |
|
9 |
5,5 |
45 |
50 |
1 |
6 |
|
10 |
6,5 |
40 |
55 |
1,2 |
6,1 |
|
11 |
7,5 |
35 |
60 |
1,5 |
6,3 |
|
12 |
8,5 |
30 |
65 |
2 |
6,5 |
|
13 |
8 |
25 |
70 |
2,5 |
6,7 |
|
14 |
7 |
20 |
75 |
0,35 |
6,9 |
|
15 |
6 |
15 |
80 |
0,35 |
7,1 |
|
16 |
5 |
10 |
85 |
1 |
7,3 |
|
17 |
4 |
15 |
90 |
1,2 |
7,5 |
|
18 |
5,5 |
20 |
95 |
1,5 |
7,5 |
|
19 |
6 |
25 |
100 |
2 |
7,3 |
|
20 |
6,5 |
30 |
105 |
2,5 |
7,1 |
|
21 |
7 |
35 |
110 |
0,35 |
6,9 |
|
22 |
7,5 |
40 |
115 |
0,5 |
6,7 |
|
23 |
8 |
45 |
120 |
1 |
6,5 |
|
24 |
8,5 |
50 |
125 |
1,2 |
6,3 |
|
25 |
7 |
60 |
150 |
1,5 |
6,1 |
Таблица 5.7 – Статистика землетрясений с 1970 по 29 декабря 2003 года
|
Год |
Количество |
|
2003 |
28255 |
|
2002 |
27456 |
|
2001 |
23534 |
|
2000 |
22258 |
|
1999 |
20832 |
|
1998 |
21688 |
|
1997 |
19872 |
|
1996 |
19938 |
|
1995 |
21007 |
|
1994 |
19371 |
|
1993 |
21476 |
|
1992 |
195481 |
|
1991 |
16516 |
|
1990 |
16612 |
|
1989 |
14585 |
|
1988 |
12711 |
|
1987 |
11290 |
|
1986 |
12718 |
|
1985 |
13115 |
|
1984 |
10493 |
|
1983 |
9842 |
|
1982 |
7747 |
|
1981 |
6829 |
|
1980 |
7348 |
|
1979 |
7161 |
|
1978 |
6428 |
|
1977 |
5775 |
|
1976 |
6308 |
|
1975 |
5318 |
|
1974 |
4996 |
|
1973 |
51754 |
|
1972 |
4548 |
|
1971 |
4507 |
|
1970 |
4139 |
|
Заданными на 29 декабря 2003 г. |
|
|
Магнитуда |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
|
8.0 - 9.9 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
7.0 - 7.9 |
14 |
15 |
13 |
14 |
3 |
|
6.0 - 6.9 |
158 |
126 |
130 |
143 |
15 |
|
5.0 - 5.9 |
1345 |
1243 |
1218 |
1128 |
130 |
|
4.0 - 4.9 |
8045 |
8084 |
8584 |
8579 |
370 |
|
3.0-3.9 |
4784 |
6151 |
7005 |
7577 |
362 |
|
2.0-2.9 |
3758 |
4162 |
6419 |
7720 |
315 |
|
1.0- 1.9 |
1026 |
944 |
1137 |
2472 |
144 |
|
0.1-0.9 |
5 |
1 |
10 |
128 |
6 |
|
Без магнитуды |
3120 |
2938 |
2937 |
3600 |
156 |
|
Всего |
22256 |
23534 |
27454 |
31363 |
1501 |