Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [ 116 ] 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

7.2.4. ДЕЙСТВИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Волны землетрясения распространяются от гипоцентра, нанося наибольшие повреждения в эпицентре, т.е. в точке первого прихода волн на свободную поверхность.

Существуют две шкалы измерений действия землетрясения [13]. В первой используется понятие магнитуды М, определяемой по формуле [36, 108]

М = IgA, [А] = 1(Гм (расстояние = 100 км), (7.26)

где А - амплитуда смещений по данным сейсмографов на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения.

Наибольшее землетрясение имело магнитуду М = 8,9.

Иногда формула (7.26) несколько изменяется (см. например, раздел 7.3.5), чтобы учесть различия в периодах колебаний, разницу расстояний, типы волн, локальные условия, но ее главный смысл всегда сохраняется.

Вторая шкала соответствует интенсивности землетрясения, оцениваемой по уровню повреждений, и зависит больше от локальных условий в точке наблюдений. В соответствии с Модифицированной шкалой Меркалли (ММ) существует ХП баллов. Так, землетрясение в П1 балла ощущается внутри зданий; трудно удержаться на ногах при VII баллах; трещины появляются на откосах и мокрых грунтах при VIII баллах; песчаные и глинистые грунты начинают течь при X баллах; рельсы изгибаются, подземные трубопроводы разрушаются при XI баллах; полное разрушение и волны наблюдаются на поверхности при XII баллах.

Как при действии взрыва (см. раздел 5.2.2), сейсмический риск оценивается по критерию массовой скорости (смещений) и по частотному составу волн землетрясения. Поскольку грунты и горные породы имеют свои собственные доминантные (преобладающие) частоты, то чтобы избежать резонанса, собственные частоты сооружений должны от них отличаться.

Зоны равного ущерба от землетрясений ограничиваются на картах линиями изосейст.

Максимальное разрушение происходит в плейстосейстовой зоне.

Характерные колебания в озерах называют сейшами. Гигантские уединенные океанические волны, известные как

цунами, могут возникать иногда при воздействиях волн землетрясений на дно океана.

Водонасыщенные массы грунта могут разжижиться. Быстрые колебания уменьшают сухое трение и вязкое сопротивление.

Существуют медленные инерционные волны, связанные с поворотом фрагментов массивов и блоков Земли. Они особо опасны для сооружений.

7.3. Дилатансия и предвестники землетрясений

7 3.1. ИЗМЕНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН

Отмеченные выше корреляции (раздел 6.1) сейсмических границ и типов разрушения геоматериалов внутри земной коры качественно подтверждаются согласованностью сейсмических скоростей массивов и скоростей звука в трещиноватых образцах (рис. 7.12, 7.13).

е, 10

Рис. 7.12. Скорость волны сдвига, измеренная по ультразвуковым импульсам в гранитах параллельно и ортогонально оси главного сжатия (сг- сдвиговая прочность) (предоставлено Б.П. Боннером)

Вообще волновые скорости меньше в зонах сейсмоактивного разрушения, чем в зонах сейсмического затишья. Трещины и поры действительно влияют на сейсмические скорости в горных породах, как и на другие физические параметры [235]. Естественный рост системы внутренних трещин в дилатирующих породах уменьшает скорости звука.

Судя по экспериментальным данным для гранитов (см. рис. 7.12), закрытие начальных пор приводит к росту скорости сдвиговой волны Cj., а внутреннее разрушение - к ее уменьшению.

Сведения о времени пробега импульсов сжатия по дилати-рующему образцу выявляют аналогичные эффекты (рис. 7.13). Методами голографии было показано, что зоны максимума неупругих деформаций и уменьшения скорости мигрируют по дилатирующему образцу в ходе его деформирования [119].

Состояния геоматериалов и верхней мантии также могли бы быть рассмотрены, но для этого необходимо иметь данные механики разрушения эклогитов и перидотитов при высоких давлениях и температурах (соответствующих рис. 6.1). Уменьшение сейсмических скоростей, отмеченное под Мохо в некоторых регионах, могло бы быть объяснено изменениями составов пород или появлением трещин и пор в мантийных геоматс-р налах.

Подобное разрушение можно интерпретировать как отклик на коровые землетрясения, поскольку сами мантийные масси-

11,15

t, миллисек

10,96

е J10"

Рис. 7.13. Время пробега ультразвуковых Р-волн в образцах фанита в ходе дилатансионного деформирования (представлено Б.П.Боннером)