Зависимость степени поражения (разрушения) отпробит-фуикции 4 страница

Таблица 2.31

Значения коэффициентов К и С в зависимости от характера горючих материалов и их влажности

Тип горючих материалов	Влажность
	Коэффицие нты	до 30%	до 50%	Более 50%
Сухая трава и опавшие хвоя и листья	К С	0,45 3,5	0,27 3,3.	0,16 3.0
Зеленые мхи	К C	0,20 2,4	0,1 2,2	0,05 1.8

Ликвидация пожара состоит из следующих этапов: остановка пожара (прекращение пламенного горения), локализация, дотушивание (тушение всех очагов горения внутри пожарища) и окарауливание...

Способы ликвидации лесного пожара зависят от его вида, силы и размеров, метеорологических условий, характера местности, наличия сил и средств пожаротушения.

Существуют следующие основные способы тушения: захлес­тывание или забрасывание грунтом кромки пожара, устройство заградительных и минерализованных полос и канав, тушение по­жара водой или растворами огнетушащих химикатов, отжиг (пуск встречного огня).

2.33ПPOГНОЗИРОВАНИЕ ОПОЛЗНЕЙ

Большую часть потенциальных оползней можно предотвра­тить, если своевременно принять меры в начальной стадии их развития. Среди различных мероприятий особенно важное значе­ние имеют контроль и прогнозирование оползневых процессов. Они необходимы для расположения объектов в безопасных мес­тах; своевременного предупреждения о возникновении новых или изменение параметров уже существующих оползней; выявления необходимости борьбы с оползнями или возможности эксплуата­ции объектов без укрепления склона.

Для предотвращения возникновения оползней необходимо орга­низовать контроль за состоянием склонов и соблюдение охранно-противооползневого режима, а также проводить комплекс про­тивооползневых мероприятий с учетом гидрогеологических условий и характеристики оползневого участка. Необходимые для этого данные наносят на крупномасштабные карты. Йа них должны быть указаны: устойчивость склонов; возможность про­изводства земляных работ; гидрогеологические условия района; возвышенности и косогоры; места расположения стоков, дренаж­ных бассейнов, затопляемых участков и распределение подзем­ных вод. На эти же карты наносят места прошлых оползней и районы возможного оползания. К карте прилагается пояснительная записка с подробным описанием оползневого района (участка).

Теоретический прогноз оползней, как правило, производится специалистами оползневых станций (по данным многолетних наблюдений) и может быть только вероятностным. Принципиальная схема вероятностного прогноза возникновения нового оползня на естественном склоне в заданном районе и в заданный период времени Т состоит в следующем:

1. Получение исходных данных

Определение среднюю годовую величину коэффициента Кнср устойчивости данного склона в настоящее время (т.е. на начало периода Т), под которым понимают отношение суммарного сопротивления сдвигу вдоль какой-либо потенциальной поверхности скольжения к сумме сдвигающихся усилий вдоль этой поверхности:

Кнср = I Cj Д1; / Г ij А1, (2.104)

где: С, - сопротивление сдвигу на i-м участке;
ij - касательная на гния;

Alj - абсолютная деформация.

Расчет средней скорости необратимых изменений коэффициента устойчивости склона (за год и на период Т): ДКср= f (T).

Определение зависимости амплитуды А обратимых колебаний коэффициента устойчивости склона от показателей F соответствующих факторов -A=f(IF).

Расчет средней величины годовой амплитуды Аср отрицательного отклонения коэффициента устойчивости склона и вероятной максимальной ее величины А_тах за период Т.

2. Анализ данных

Определение возможности оползня. Конечная средняя годовая величина коэффициента устойчивости склона К* в конце прогнозируемого периода Т составит: К_кср = К_кср - Т • ДК_ср, если К_кср - А_тах > 1 - оползень маловероятен; К_кср-А_тах < 1 -оползень возможен; К_кср - А_ср < 1 - вероятность оползня очень велика.

Расчет вероятного времени t_on смещения оползня (количество 2т от начала прогнозируемого периода), т.е. наиболее вероятного смещения оползня в этот период по формуле:

от (К_иср - А_ти - 1)/ ДК_ср до (К% - А_ср - 1)/ ДК_ср. (2Л 05)

Пример.

Определить вероятное время возникновения оползня в гори­зонтальных склонах.

Исходные данные.

Прогнозируемый период Т=50 лет, значение среднего началь­ного коэффициента устойчивости склона Киср=1,27. Сравнитель­но равномерный подмыв подошвы склона и сопутствующие про­цессы обусловливают среднее годовое уменьшение коэффициента его устойчивости: ДКср = 5x10 "; среднее годовое отрицательное отклонение коэффициента устойчивости склона в результате колебаний его водонасыщения и перегрузки осно­вания наносами: Аср= ±3x10"".

Максимальное негативное отклонение коэффициента устой­чивости склона за 50 лет (соответствующее наиболее неблагоп­риятному сочетанию факторов в течение года 2%-ной обеспечен­ности): Ашз* = -#,!;.

Решение.

Наиболее вероятное смещение оползня (по формуле 2.105) сле­дует ожидать в период: " от (1,27 - 0,Ю - 1,0)/0,005 до (1,27 - 0,03 - 1,0)/0,005.

т.е. через 34...48 лет. Следовательно, возведение на этом склоне объекта со сроком амортизации 50 лет и более требует дополни­тельного проведения противооползневых мероприятий. Тем не менее, временные (рассчитанные на 10... 15 лет) объекты в насто­ящее время и в ближайшие годы возводить можно.

На практике обычно заблаговременно выявляют условие, из­менение которого способно вызывать оползни участка склона, и выполняют все противооползневые мероприятия, повышающие устойчивость пород. Для этого в пределах выявления причин воз­никновения оползневых смещений, изучения их динамики и опре­деления противооползневых мероприятий наблюдение ведут спе­циальные посты со специалистами оползневых станций, в задачу которых входит контроль: за колебанием уровней воды в колод­цах дренажных сооружений, в буровых скважинах, реках, озерах и водохранилищах; за режимом подземных вод; скоростью и на­правлением оползневых смещений; выпадением и стоком атмос­ферных осадков. На наиболее ответственных участках такие по­сты оборудуют створы глубинных реперов и наблюдают за ними. В качестве реперов обычно используют буровые штанги, длиной 2...2,5 м. В районах глубокого промерзания штанги-реперы ус­танавливают на глубину до 3 м и заливают раствором цемента. Особенно внимательно наблюдение за реперами ведут в осенне-весенний период, когда выпадает наибольшее количество осадков(являющихся одной из основных причин возникновения оползней).

На основании анализа результатов проведенных наблюдений 5ляют оползневые районы и выполняют противооползневые >ты на тех участках, где зафиксировано смещение пород.

2.3.4, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАЦИИ СЕЛЕВОГО ПОТОКА

Прорывной сель

основным характеристикам процесса движения и трансформации прорывного селевого потока относятся: максимальный расход Q_c, объем выносов Wc, скорость селевого потока Vc, дальность продвижения селевого потока Lc,

Г - ледник; 2 - озеро: л - уровень воды к началу прогноза; 4- расчетный прорывной уровень: L - кратчайшее расстояние по горизонтали между основ­ными перемычками и границей поверхности воды в озере; Ни.» - высота плотины (ледника); НП|,- глубина озера а момент прорыва:

Н-глубина озера на момент прогнозирования; *Н = Н„р-Н

Рис. 2.13. Расчетная схема прорывного селя

для определения максимального расхода селевого потока можно пользоваться следующей зависимостью:

Qc = (1+0 J • /-sin² a) • Qn, м3/с, (2.106)

ie: / - длина селевого очага, м;

а - уклон селевого очага, град;

Q.n - максимальный расход селеобразующего паводка, м3/с, который определяется так:

Qn = K-S-Hn/2-t/L, (2.107)

te: S - площадь водной поверхности озера на уровне 80% вы-' плотины, м";

t - температура воды в озере, °С;

к - коэффициент равный 6,25 * Ю"3 -мг'2/(страдус);

Шт - высота плотины, м;

L - кратчайшее расстояние по горизонтали между осно-ем плотины и границей водной поверхности озера, м.

Объем селевого потока рассчитывается по формуле:

(2.108)

где: Wn - объем водного паводка, который определяется: для озера, подгруженного ледником -

(2.109)

для моренного западинного озера -

(2.110)

для моренного термокарстового озера -

(2.111)

где: Sm - площадь водной поверхности озера, при максималь­ном заполнении, м".

Скорость продвижения селевого потока можно определить по

формуле:

(2.112)

где: и0 - относительная гидравлическая крупность вовлекае­мых в поток каменных материалов (и0 = 0,7-1,0);

а - средний угол наклона селевого русла, град; h - средняя глубина потока, м.

Для оперативной оценки величины h обычно принимают: для маломощного потока - 1-1,5 м, среднемощного -- 2-3 м; мощного потока - 3-5 м.

Дальность продвижения селей определяется в два этапа.

На первом этапе рассчитывается дальность продвижения се­левого потока в долине реки:

(2.113)

где: Wc - объем селя, м"*;

i - средний уклон долины;

d - средний диаметр анкирующих обломков, принимае­мый: для селевых врезов - 0,5-0,8 м, для рытвин - 0,3-0,4 м, для очагов рассредоточенного селеобразован.ия - 0,1-0,2 м;

В - среднее расстояние между селевыми береговыми ва­лами, м.

На втором этапе рассчитывается дальность продвижения се­левого потока на конусе выноса, при условии, что Ls > LD:

(2.114)

где: i_k – средний уклон конуса выноса;

L_D - расстояние от конца селевого потока (очага) до вер­шины конуса выноса, м,

при условии L_I > L_D то Lc = L_I

L_I <LD,то Lc=Ld+L2,(2.115)

где: Lc - дальность продвижения селя, м.

Сель от дождевого паводка

Величина максимального расхода дождевого паводка (в зави­симости от высоты слоя заданной обеспеченности) рассчитыва­ется по формуле:

(2.116)

где: кс - коэффициент дождевого стока, определяемый" по таблице 2.32;!

а- переходный коэффициент от слоев дождевого стока 1%-нюй обеспеченности к слоям стока другой вероятности; F - площадь водосбора, км";

Нг- максимальный суточный слой осадков 1%-ной обес­печенности, определяемой по данным ближайшей метеостанции.

Таблица 2:32 Значение коэффициента дождевого стока и переходною коэффициента X для различных районов

Районы	Величина a при вероятности равной Р,%	Кс-10-3 с-1
0,1	1,0	5,0
Северный Кавказ	1,4	1,0	0,75	0,6	4,2
Восточная Сибирь	1,5	1,0	0,7	0,56	2,52

Максимальный расход селевого потока от дождевого паводка определяется так:

(2.117)

Объем водного паводка, вытекающего при выпадении осад­ков слоем заданной обеспеченности, определяется по формуле:

(2.118)

Остальные показатели определяются по вышеуказанным за­висимостям.

Расчетное давление селевого потока на плоскую преграду в зависимости от скорости и глубины определяется суммировани­ем гидростатических и динамических давлений.

Гидростатическое (статическое) давление селя на сооружение не зависит от его формы, ориентации и определяется только плот­ностью и глубиной селевого потока.

Гидростатическое (статическое) давление по глубине потока распределяется линейно, увеличиваясь с глубиной. Поэтому при расчетах целесообразно пользоваться средним статистическим давлением на половинной глубине селя:

(2.119)

где: Р_еср - среднее статистическое давление селевого потока на сооружение;

р - плотность селевого потока, кг/м; g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с2; h - глубина селевого потока, м.

Динамическое давление селя на сооружение зависит от плотности, скорости и угла встречи селя с преградой,.

При движении селя скорость частиц (массовая скорость) в нижней части меньше, чем в средней и верхней части потока.

Однако различие невелико и им можно пренебречь. Следова­тельно, можно считать, что поток движется с равномерной по глубине скоростью:

(2.120)

где: lg - динамическое давление селя на преграду (давление скоростного напора селя);

С - коэффициент взаимодействия потока селя с прегра­дой(C=sirTa, для случая действия селевого потока по нормали к преграде (а = 90°), давление будет максимальным, С — 1);

р - плотность потока, кг/м;

Vc - скорость продвижения селевого потока, м/с, которая может быть определена по эмпирической зависимости:

(2.121)

где: к - коэффициент, учитывающий относительную гидрав­лическую крупность вовлекаемых в поток каменных материа­лов и средний угол наклона селевого русла.

Если провести анализ получаемого динамического давления по зависимости (2.121). то можно сделать вывод о том, что угол встречи оказывает значительное влияние на величину этого дав­ления. Так, например, при скорости потока 5 м/с плотностью 1500 кг/ем, при a =90, 45 и 30° динамическое давление составля­ет соответственно 0,0187; 0,0938 и 0,0469 МПа, т.е. при 45° дав­ление упало вдвое, а при 30° - более чем в четыре раза. Однако для суммарного давления потока на преграду угол встречи ока­зывает значительно меньшее влияние, поскольку для глубины по­тока более одного метра вклад статического давления превы­шает динамическую составляющую.

Из вышесказанного следует, что суммарная смещающая сила, гвующая на объект, может быть определена но формуле:

N=F(Pc.cp + Pg) или N=F(0,5 g • р • h + 0,5 С • р • Vc), (2.122)

Где: F - площадь проекции обтекаемой части объекта на плоскость, перпендикулярную направлению движения селя, м",

ля оценки ожидаемого характера повреждений и разрушение различных зданий и сооружений необходимо определить суммарную нагрузку, действующую на объект. Прогнозирование времени до начала прорыва озера, подпруженного ледником, базируется на оценке достижения уровнем 1 80 г 85 % высоты перемычки (Нпл). Для этого необходимо выделить суточный подъем уровня воды в озере (Ah), разностных отметок между уровнями 4 и 3 (см. рис, 2.13), площадь этой поверхности (S) к моменту прорыва. При наличии этих время (At) до начала прорыва можно определить по следующей зависимости:

(2.123)

^е: SK - площадь зеркала озера к началу прогноза.

методика прогнозирования возможного прорыва моренных основывается на данных метеостанций о высоте нулевой ер мы, среднесуточных температурах воздуха текущего года многолетний период и предусматривает определение следующих величин:

Суммы T_N среднесуточных температур ts за период с 1 мая текущего года на дату выдачи прогноза:

(2.124)

Где. N - порядковый номер даты выдачи прогноза. Дата 1 мая -соответствует N=1.

Суммы T_N среднесуточных температур Tnj за период с 1 на дату выдачи прогноза по многолетним данным:

(2.125)

где N - число лет наблюдений.

3. Суммы T*N среднесуточных температур за 10 суток, пред­
шествующих дате прогноза:

%* IV (2-126)

4. Суммы Tn среднесуточных температур T*Nj за. многолетний
период:

Tn-IT^. (2.127)

Высота нулевой изотермы HN в день выдачи прогноза.

Сумма высот нулевой изотермы HN, соответствующая дню выдачи прогноза, по многолетним наблюдениям:

Н. =

M-IHNJ ^128>

И Прогноз «Прорыв озера возможен» выдается, если выполняются одновременно три неравенства:

23.5.ПРОГНОЗИРОВАШДЕ ПОСЛЕДСТВИЙ СХОДА СНЕЖНЫХ ЛАВИН

Основными параметрами при планировании и выполнении ра­бот по ликвидации схода лавин являются: количество и площадь лавинных очагов; сроки начала и окончания лавиноопасного периода; объем лавин; скорость движения; дальность выброса и сила удара; высота лавинного потока.

Количество и площадь лавинных очагов могут быть опреде­лены по топографической карте (масштаб 1:25000... 1:50000), но рельефу местности или на основе данных разведки и ближайших метеостанций.

Сроки начала и окончания лавиноопасного периода определя­ют по периоду залегания устойчивого снежного покрова (по дан­ным метеостанций) с учетом вертикального градиента, состав­ляющего примерно 6.. J дней на 200-250 м высоты.

Степень устойчивости снежных масс оценивают показателем ky=Ty/t, где ту - предельное сопротивление сдвигу в плоскости возможного скольжения, х - касательное напряжение в этой плос­кости от собственного веса снега. Возникновение лавин возмож­но при ку<4, а при ку<1 - неизбежно.

Объем лавин рассчитывается по формулам:

(2.129)

где: S - лавиноактивная площадь;

kCp, hmax - средняя и максимальная высота снежного покрова в очаге (по многолетним данным);

к * 0,5 - эмпирический коэффициент.

Скорость лавины определяется по формуле:

(2.130)

а динамическое давление на поверхность препятствия, располо­женного перпендикулярно направлению движения лавины, равно:

(2.131)

где: р - плотность лавинного снега, кг/м\ принимаемая равной 300 кт/м для лавины из свежевыпавшего снега, 400 кг/м3-хдя лавины из старого снега, 500 кт/м3 - для лавины из мокрого;нега;

g - ускорение свободного падения, м/с"; hc - высота лавинного снега перед препятствием, которая определяется путем построения поперечного разреза лавин­ного очага по траектории движения лавины (рис. 2.14). Суммарную нагрузку на препятствие типа столбов при их обтекании лавиной определяют по формуле:

(2.132)

где: S - площадь проекции обтекаемого препятствия на плос-:ость, перпендикулярную направлению движения лавины, м2.

рис. 2.14. Схема определения высоты лавинного снега перед препятствием

2,3.6.ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБСТАНОВКИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЦУНАМИ

Для определения скорости С распространения волн цунами обычно пользуются известной формулой Лагранжа:

(2.133)

где: g - ускорение падения, м/с²;

Н - глубина океана, м. Эта формула предполагает дно горизонтальным и дает вели­чины С, хорошо согласующиеся с данными наблюдений в Тихом океане.

Следовательно, время распространения волн цунами от эпи­центра до берега можно определить по формуле:

(2.134)

где: L - расстояние от эпицентра возникновения цунами до берега, м;

С - скорость распространения волн цунами, м/с.

Пауза между моментами начала регистрации землетрясения сейс­мическими станциями и прихода волн к берегу может составлять для Российского побережья Тихого океана от нескольких минут до суток.

По мере продвижения волны к берегу, при пологом дне, происходит увеличение высоты волны и уменьшение ее длины. Передний склон волны становится круче.

Последствия цунами - результат воздействия волн на берег и расположенные на нем объекты. Масштабы воздействий зави­сят от разрушительной силы волны, характера и природных осо­бенностей берега и побережья, эффективности и своевременнос­ти предпринятых спасательных и других мер по снижению размеров ущерба. Сила воздействия цунами может быть сниже­на лесными массивами и пересеченным рельефом местности по­бережья. Хорошо защищены от цунами закрытые бухты, ограж­денные узкими скалистыми воротами, где во время цунами наблюдается лишь повышение уровня воды (бухты Авачинская, Владивостокская).

Наибольшему воздействию катастрофической волны подвер­жены равнинные побережья. При клинообразной (в плане формы залива и рельефа) прибрежной территории (например, в долине реки) высоты водяных валов сильно возрастают.

Основными разрушающими факторами при воздействии цунами яв­ляются:

гидростатическое давление;

давление гидравлического потока;.

вызывающее действие;

транспортирующее действие.

интенсивность гидравлического воздействия на сооружения можно оценить давлением гидравлического потока. Цунами сопровождаются мощными потоками воды по равнинным побережьям и долинам рек. Рассмотрим распространение цунами на берегу.

Глубину гидропотока у среза воды ориентировочно можно

принять равной:

(2.135)

где: h0 - высота главной волны цунами (табл. 1.25),

Давление гидравлического потока в основном зависит от скорости потока по берегу. Скорость распространения потока у за воды приблизительно можно определить по формуле:

(2.136)

де: 3 - коэффициент с размерностью, м/с.

Сопротивление движению потока в гидравлических расчетах называется коэффициентом шероховатости:

(2.137)

где: i - уклон берега,

Дальность 8К распространения воды по берегу зависит от уклона ага, шероховатости, а также глубины потока в конечной рассматриваемой точке. Хорошую сходимость по определению дальности распространения потока воды с натурными данными получают формуле:

(2.138)

де: hk - глубина потока в конечной рассматриваемой точке; п - коэффициент шероховатости.

Обычно принимают глубину, при которой ущерба практически Не наблюдается (h_k=0.5 м).

высота волны h на различных расстояниях S от берега может быть cделена по формуле:

(2.139)

Скорость распространения гидравлического потока U, где высота волны равна h, составляет:

(1.140)

где: Uyp – скорость потока у среза воды, м/с.

Приведенной методикой пользуются для прогнозирования воз­действия цунами с известными характеристиками (зародившее­ся цунами).

Для заблаговременного прогнозирования используются, как правило, карты цунамирайонирования Дальневосточного побе­режья России. По этой карте принимают максимально возмож­ные уровни воды и максимальные площади затопления прибреж­ных районов при воздействии цунами.

При прохождении гидравлического потока мимо здания воз­никает сложная картина взаимодействия. Поле давлений в основ­ном зависит от параметров волны (глубины потока, скорости), размеров и ориентации объекта относительно фронта волны.

После достижения подходящей волной фронтальной стены в первый момент происходит удар о стену. На лобовую поверх­ность фронтальной стены действует давление Р:

(2.141)

где: Ps - среднее гидростатическое давление. Па; Pd - гидродинамическое давление, Па.

Среднее гидростатическое давление может быть определено по формуле:

(2.142)

где: р - плотность воды, р= 1000 кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с"; h - высота волны, м (2.139).

Гидродинамическое давление определяется из выражения:

(2.143)

где: р - коэффициент лобового сопротивления, J3=1.4; U - скорость потока, м/с (1.140).

Тогда выражение для определения давления потока на соору­жение будет иметь вид:

(2.144) 239

Пример расчета.

Исходные данные: магнитуда землетрясения - М-8;

расстояние до берега - L=500km;

средняя глубина океана - Н-4000 м;

уклон берега - 1=0,001.

Определить: давление гидропотока на здание на расстоянии S=2 км от уреза воды.

Расчет:

К основным показателям, определяющим варианты реагиро­вания после получения сигнала о мощности и координатах зем­летрясения в океане, относят:

время распространения волн цунами к берегу (формула 2.134);

высоту волны цунами у уреза воды (табл. 1.25 и формула 2.135);

дальность распространения волн на берегу (формула 2.138).

Эти показатели являются определяющими при выборе вариан­тов эвакуации. В зависимости от наличия времени, эвакуация на­селения может быть проведена экстренным способом на ближай­шие возвышенные места или с использованием транспорта.

Дальность распространения волн цунами на берегу позволяет судить о масштабах защитных мероприятий. Ориентировочно этот показатель может быть определен по табл.2.33.Табмща 2.33 Зависимость дальности распространения воли цунами на берегу от высоты волны hyp на урезе воды и уклона берега i

Уклон берега, i	Дальность S, км, при высоте волны hvp, м	Уклон берега, i	Дальность S, км, при высоте волны hyp, м
			\
0,001	0,5	4,5	9,0	0,010	0.05	0,5	1,0
0,005	0,1	0.9	1,9	0,015	0.03	0,3	0,6

Для оперативного прогнозирования принято рассматривать че­тыре степени разрушения зданий: слабое, среднее, сильное, пол­ное. Характеристики степеней разрушения зданий можно прини­мать по табл.2.35.

К основным показателям, характеризующим инженерную об­становку в районах воздействия цунами, относятся:

количество зданий, получивших полные, сильные, средние и слабые разрушения;

количество участков, требующих укреплений (обрушений) по­врежденных или разрушенных конструкций;

количество аварий на коммунально-энергетических сетях;

протяженность заваленных проездов и размытых насыпей до­рог.

Количество зданий, получивших полные, сильные, средние и

слабые разрушения определяют путем сопоставления давлений,