Чрезвычайные ситуации природного характера

1.4.1. Землетрясения

Землетрясения – это толчки и колебания земной поверхности, обусловленные смещением горных пород и распространением по грунтовой среде упругих сейсмических волн. При сильных землетрясениях, происходящих на густонаселенной местности, образуются обширные очаги поражения, в которых разрушаются и повреждаются здания, сооружения, техника, погибают и получают травмы люди. Ежегодно на планете происходит до 100000 землетрясений, из них 100-120 способны вызвать разрушения и 10-20 оказываются достаточно сильными [5,6].

Наиболее разрушительные землетрясения на территории бывшего СССР: 5 октября 1948 г. – г. Ашхабад – за 20 секунд был разрушен почти весь город, погибло около 100 тыс. человек; 25 апреля 1964 г. – г. Ташкент – разрушена почти вся центральная часть города; 7 декабря 1988 г. разрушены города Спитак, Ленинакан, Кировакан (Армения), погибло более 25 тыс. человек, сотни тысяч остались без крова; 27 мая 1995 г. – пос. Нефтегорск (Сахалин) был полностью разрушен, погибло около 2 тыс. человек.

По механизму возникновения землетрясения подразделяются на обвальные, наведенные, тектонические, вулканические и вызванные падением космических тел.

Обвальные землетрясения происходят при разрушении сводов подземных карстовых пустот, заброшенных шахт, рудников, а также обвалах горных пород. Возникающие при этом толчки и колебания земной поверхности относительно слабы.

Наведенные землетрясения вызваны изменением давления в земной коре, обусловленного техногенной деятельностью человека – строительством крупных плотин и водохранилищ, закачкой воды в скважины или, наоборот, при интенсивном отборе воды из скважин.

Тектонические землетрясения возникают в результате перемещения масс земной коры под влиянием внутренних напряжений. Это основной вид землетрясений на нашей планете. Земная кора и верхняя часть мантии представляют собой твердую наружную оболочку – литосферу, которая не является сплошной, а состоит из плит с различным горизонтальным размером: от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Под действием сил, обусловленных глубинными тепловыми процессами и вращением Земли, литосферные плиты, лежащие на горячей мантии, движутся со скоростью до нескольких сантиметров в год. В результате этого на границах сталкивающихся плит возникают огромные механические напряжения сжатия, сопровождающиеся разрушением пород, подземным ударом, это и приводит к тектоническим землетрясениям.

Вулканические землетрясения возникают при извержении вулканов, обычно охватывают небольшие районы и сопровождаются потоками лавы, выбросами пепла и газов, которые и причиняют основной ущерб.

Падение космических тел и инициирование ими землетрясений представляют редкие явления.

Тектонические землетрясения. Область возникновения подземного удара – очаг землетрясения, в пределах которого происходит высвобождение накопившейся энергии напряжения среды. Очаг землетрясения находится обычно на глубинах от нескольких километров до нескольких десятков километров. Область выделения энергии может иметь значительные размеры – до нескольких десятков километров. В очаге условно выделяется точка удара – гипоцентр, в которой начинается разрушение земной породы. Проекция гипоцентра на поверхность земли называется эпицентром.

От гипоцентра во все стороны распространяется возмущение грунтовой среды в виде упругих сейсмических волн: продольной () и поперечной () (рис. 1.3). По поверхности земли во все стороны от эпицентра расходится поверхностная волна (). В поверхностной волне частицы грунта имеют как продольное, так и поперечное смещение. Скорости распространения продольной и поперечной упругих волн определяются характеристиками среды, причем , скорость поверхностной волны . Так, например, для гранита значения этих скоростей составляют: м/с, м/с, м/с. Высокие скорости распространения сейсмических волн практически исключают возможность оповещения населения о случившемся землетрясении.

При наличии неоднородностей грунтовой среды, что имеет место в действительности, происходит отражение и преломление волн и волновая картина существенно усложняется.

Основными характеристиками землетрясения являются: глубина очага землетрясения, магнитуда и интенсивность на поверхности земли.

Магнитуда характеризует энергию землетрясения, которая определяется через параметры сейсмических волн. Этот способ измерения энергии землетрясения был предложен американским сейсмологом Рихтером и основан на измерении смещения грунта:

, (1.1)

где – магнитуда землетрясения; – смещение грунта на определенном расстоянии (100 км) от эпицентра рассматриваемого землетрясения; – смещение грунта при очень слабом землетрясении, принятом за начало отсчета.

Измерение смещения грунта производится с помощью сейсмографов. По Рихтеру магнитуда тектонических землетрясений составляет .

В средствах массовой информации часто приводят интенсивность землетрясения в баллах по девятибалльной шкале Рихтера. Шкала Рихтера

– это шкала магнитуд; баллы этой шкалы – величина магнитуды землетрясения.

Энергия землетрясения связана с магнитудой соотношением:

, Дж. (1.2)

Наряду с оценкой силы землетрясения с помощью его магнитуды и энергии в настоящее время используется и оценка интенсивности землетрясения на поверхности земли в баллах – по размерам причиненного ущерба. Такая оценка в определенной мере является качественной, так как параметры сейсмических волн, вызывающих разрушения, зависят от энергии землетрясения, глубины очага, удаления от эпицентра, характера грунтовой среды.

К настоящему времени разработан ряд специальных цифровых шкал для сравнительной оценки землетрясений по их интенсивности. Получаемые с их помощью результаты близки между собой. В нашей стране принята рекомендованная ЮНЕСКО международная шкала MSK-64 (шкала Медведева, Шпонхойера, Карника) табл. 1.3.

Таблица 1.3