Глава 2

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ В ЛИТОСФЕРЕ

2.1. Виды чрезвычайных ситуаций природного характера

и их характеристика

2.1.1. Землетрясения

Основные понятия

Землетрясения – подземные удары (толчки) и колебания поверхности земли, вызванные процессами высвобождения энергии внутри неё (главным образом тектоническими). По своим разрушительным последствиям землетрясения не имеют себе равных среди стихийных бедствий. Вся поверхность земного шара делится на несколько огромных частей земной коры, которые называются тектоническими плитами. Это: североамериканская, евроазиатская, африканская, южно-американская, тихоокеанская и атлантическая плиты. Тектонические плиты находятся в постоянном движении (могут раздвигаться, сдвигаться или скользить одна относительно другой), и оно составляет несколько сантиметров в год. Землетрясения являются результатом столкновения этих плит и сопровождаются изменениями поверхности земли в виде складок, трещин и т. п., которые могут простираться на большое расстояние. Районы, расположенные вблизи границ тектонических плит, в наибольшей степени подвержены землетрясениям. Иногда случаются землетрясения во внутренних частях плит – так называемыевнутриплитовые землетрясения.

Землетрясения могут возникать и по другим причинам. Одной из таких причин является вулканическая деятельность (в местах, где раздвигаются тектонические плиты). Другой причиной является обрушение кровли шахт или подземных пустот с образованием упругих волн. Землетрясения, возникающие при развитии крупных оползней, называют обвальными. Кроме того, землетрясения могут вызываться и инженерной деятельностью человека (заполнение водохранилищ, закачка воды в скважины).

Опасные последствия землетрясений разделяются на природные и связанные с деятельностью человека. К природным относятся: сотрясение грунта, нарушение грунта (трещины и смещения), оползни, лавины, сели, разжижение грунта, оседания, цунами, сейши.

К последствиям землетрясений, связанным с деятельностью человека относятся: разрушение или обрушение зданий, мостов и других сооружений; наводнения при прорывах плотин и водопроводов; пожары при повреждениях нефтехранилищ и разрывах газопроводов; повреждение транспортных средств, коммуникаций, линий энерго- и водоснабжения, а также канализационных труб; радиоактивные утечки при повреждении ядерных реакторов.

Область возникновения подземного удара– очаг землетрясения – представляет собой некоторый объём в толще земли, в пределах которого происходит процесс высвобождения накапливающейся длительное время энергии. В центре очага выделяется точка, именуемаягипоцентром. Проекция гипоцентра на поверхность земли –эпицентр.

Одной из главных характеристик землетрясения является энергия, излучаемая при сейсмическом толчке в форме упругих волн. Энергия сейсмических волн или магнитуда может составлять до сотен тысяч миллионов КВт/час (10²⁰). Немецкий учёный Рихтер для характеристики энергии землетрясения в качестве эталона (точки отсчёта) предложил принять такую энергию, при которой на расстоянии 100 км от эпицентра стрелка сейсмографа стандартного типа отклоняется на 1 мкм, т. е. энергия землетрясения определяется как десятичный логарифм отношения амплитуды сейсмических волн замеренных на каком-либо расстоянии от эпицентра, к эталону. Изменение отношения на 10 соответствует изменению значения интенсивности колебания грунта на поверхности земли на 1 балл. Например, амплитуда землетрясения равна 300 000, эталон равен 10. По шкале Рихтера амплитуда землетрясения составит: 300 000 : 10 = log 30 000 = 4,48.

Наивысший балл по шкале Рихтера – 10.

В ряде Европейских стран используется 12-балльная шкала MSK (авторы: Медведев, Спонхевер, Карник), которая характеризует силу землетрясения в соответствии с его последствиями. Эта шкала учитывает не только энергию землетрясения, но и особенности разрушений, в отличие от шкалы Рихтера, и используется с 1964 г. Землетрясения создаются ударными волнами и упругими колебаниями земной коры. Причиной неглубинных землетрясений (глубина очага не менее 60 км) могут служить скольжение литосферных блоков вдоль разломов земной коры, скачкообразное изменение давления паровых газов в коре, вулканическая деятельность. Более глубокие землетрясения вызываются изменениями фазового состояния магмы, подстилающей земную кору. Наиболее часты и сильны мелко фокусные (глубина очага менее 15 км) землетрясения, обусловленные относительными смещениями блоков.

Помимо естественных землетрясений, происходят и могут быть разрушительными землетрясения, вызванные человеческой деятельностью. Примером такой деятельности является заполнение глубоких (более 100 м) водохранилищ, образование подземных полостей вследствие добычи полезных ископаемых. Разрушительная способность землетрясения зависит от его магнитуды и от глубины очага и характеризуется в условных баллах интенсивности. В России принята 12-бальная Международная сейсмическая шкала интенсивности МSК–64 (шкала Меркалли), описывающая результат землетрясения в его эпицентре, а для разрушительных (6–9 баллов) землетрясений – дополнительная собственная шкала 1973 г. В ней рассмотрены следующие типы зданий:

А – глинобитные или из кирпича-сырца, или из рваного камня;

Б – кирпичные или из тёсаного камня, или из крупных блоков;

В – каркасные железобетонные, каменные или деревянные хорошей постройки.

Оценка интенсивности землетрясений по характеру повреждений зданий и сооружений производится на основании показателей типа строений и степени разрушения зданий и сооружений при землетрясениях.

Характеристика степени повреждения зданий и сооружений:

1 степень – легкие – тонкие трещины в штукатурке.

2 степень – умеренные – небольшие трещины в стенах, откалывание довольно больших кусков штукатурки, падение кровельной черепицы, трещины в дымовых трубах, падение частей дымовых труб.

3 степень – тяжелые – большие, глубокие или сквозные трещины в стенах, падение дымовых труб.

4 степень – разрушения – обрушение внутренних стен, проломы во внешних стенах, обрушение частей зданий, разрушение связей между отдельными элементами зданий.

5 степень – обвалы – полное разрушение зданий.

С учётом этих степеней разрушения зданий и сооружений шкалаинтенсивности землетрясений (последствия по масштабам разрушений) выглядит следующим образом:

6 баллов – 1-я степень повреждений в отдельных зданиях типа Б и во многих типах А, 2-я – в отдельных типа А; в немногих случаях оползни; на сырых грунтах возможны трещины шириной до 1 см; в горных районах – отдельные случаи оползней;

7 баллов – 1-я степень повреждений во многих зданиях типа В, 2-я – в отдельных случаях типа Б и во многих типа В, 3-я – в отдельных типа Б и во многих типа А, 4-я – в отдельных типа А; в отдельных случаях оползни дорожных откосов на крутых склонах, трещины на дорогах; нарушения стыков трубопроводов; отдельные случаи оползней на крутых песчаных и гравелистых берегах рек;

8 баллов – 2-я степень повреждений во многих зданиях типа В, 3-я – во многих типа Б и в отдельных типа В, 4-я – во многих типа А и в отдельных типа Б, 5-я – в отдельных типа А; сдвигаются памятники, разрушаются каменные ограды; небольшие оползни на крутых откосах дорожных выемок и насыпей; трещины в грунте шириной до нескольких сантиметров; во многих случаях изменяется дебит источников, уровень воды в колодцах;

9 баллов – 3-я степень повреждений во многих типах зданий типа В, 4-я – в отдельных типах В и во многих типа Б, 5-я – в большинстве зданий типа А и в отдельных типа Б; памятники и колонны опрокидываются; значительные повреждения берегов искусственных водоёмов; разрывы подземных трубопроводов; в отдельных случаях – искривление рельсов железных и повреждение полотна автомобильных дорог, трещины в грунте шириной 10 см; частые оползни, обвалы, осыпания грунта;

10 баллов – сохраняется незначительная часть зданий типа А и отдельные здания Б;

11 баллов – сохраняются отдельные здания типа А;

12 баллов – тотальные разрушения.