Лекция по Безопасности жизнедеятельности

2. ЛИТОСФЕРНЫЕ ОПАСНОСТИ

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Планета Земля представляет по форме трехосный эллипсоид со средним радиусом 6371 км. Земля состоит из нескольких различных по составу и физическим свой­ствам оболочек-геосфер. В центре Земли находится ядро, за ним следует мантия, затем земная кора, гидросфера и атмосфера. Верхняя граница мантии проходит на глубине от 5 до 70 км по поверхности Мохоровичича (см. рис. 16), нижняя — на глубине 2900 км по границе с ядром Земли. Мантия Земли делится на верхнюю тол­щиной около 900 км и нижнюю — около 2000 км. Вер­хняя мантия вместе с земной корой образуют литосферу. Температура в мантии считается равной 2000-2500°С, а давление находится в пределах 1-130 ГН/м2. Именно в мантии происходят тектонические процессы, вызыва­ющие землетрясения. Наука, изучающая землетрясе­ния, называется сейсмологией.

Землетрясения — это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате вне­запных смещений и разрывов в земной коре или верх­ней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Природа землетрясений до конца не раскрыта. Земле­трясения происходят в виде серии толчков, которые вклю­чают форшоки, главный толчок и афтершоки. Число тол­чков и промежутки времени между ними могут быть самыми различными. Главный толчок характеризуется наибольшей силой. Продолжительность главного толчка обычно несколько секунд, но субъективно людьми толчок воспринимается как очень длительный. Согласно данным психиатров и психологов, изучавших землетрясения, аф­тершоки иногда производят более тяжелое психическое воздействие, чем главный толчок. У людей под воздей­ствием афтершоков возникало ощущение неотвратимости беды, и они, скованные страхом, бездействовали вместо того, чтобы искать безопасное место и защищаться.

Очаг землетрясения — это некоторый объем в толще Земли, в пределах которого происходит высвобождение энергии. Центр очага — условная точка, именуемая ги­поцентром, или фокусом.

Проекция гипоцентра на поверхность Земли называ­ется эпицентром. Вокруг него происходят наибольшие разрушения. Это так называемая плейстосейстовая об­ласть.

Количество землетрясений, ежегодно регистрируе­мых на земном шаре, измеряется сотнями тысяч, а по данным других авторов — миллионами. В среднем каж­дые 30 с регистрируется одно землетрясение. Однако большинство из них относится к слабым, и мы их не замечаем. Силу землетрясения оценивают по интенсив­ности разрушений на поверхности Земли. Существует много сейсмических шкал интенсивности. Шкалу ин­тенсивности в 80-е гг. XIX в. создали Де Росси и Фо­рель (от I до X), в 1920 г. итальянец Меркалли предло­жил другую шкалу с диапазоном значений от I до XII, в 1931 г. эта шкала была усовершенствована Вудом и Нью­меном. В 1963 г. С. Медведев с соавторами предложили новую шкалу. По международной шкале MSK-64 сила землетрясений оценивается в баллах.

Линии, соединяющие пункты с одинаковой интен­сивностью колебаний, называются изосейстами.

В 1935 г. профессор Калифорнийского технологичес­кого института Ч. Рихтер предложил оценивать энер­гию землетрясения магнитудой (от лат. magnitude — величина). Сейсмологи используют несколько магнитуд-ных шкал. В Японии используют шкалу из семи магни-туд. Именно из этой шкалы исходил Рихтер К. Ф., пред­лагая свою усовершенствованную 9-магнитудную шкалу. Шкала Рихтера — сейсмическая шкала магнитуд, основанная на оценке энергии сейсмических волн, воз­никающих при землетрясениях. Магнитуда самых силь­ных землетрясений по шкале Рихтера не превышает 9.

Магнитуда землетрясений — условная величина, ха­рактеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясением. Магнитуда пропорциональ­на логарифму энергии землетрясений и позволяет срав­нивать источники колебаний по их энергии.

Значение магнитуды землетрясений определяется из наблюдений на сейсмических станциях. Колеба-ния грун­та, возникающие при землетрясениях, регистрируются спец. приборами — сейсмографами.

Результатом записи сейсмических колебаний явля­ется сейсмограмма, на которой записываются продоль­ные и поперечные волны. Наблюдения над землетрясе­ниями осуществляются сейсмической службой страны

Землетрясения распространены по земной поверхно­сти очень неравномерно. Анализ сейсмических, геогра­фических данных позволяет наметить те области, где следует ожидать в будущем землетрясений и оценить их интенсивность. В этом состоит сущность сейсмического районирования.

Карта сейсмического районирования — это офици­альный документ, которым должны руководствоваться проектирующие организации.

Пока не решена проблема прогноза, т. е. определе­ния времени будущего землетрясения. Основной путь к решению этой проблемы — регистрация «предвестни­ков» землетрясения: слабых предварительных толчков (форшоков), деформации земной поверхности, измене­ний параметров геофизических полей и др. Знание временных координат потенциального землетрясения во многом определяет эффективность мероприятий по за­щите во время землетрясений.

В районах, подверженных землетрясениям, осуще­ствляется сейсмостойкое, или антисейсмическое строи­тельство. Это значит, что при проектировании и строи­тельстве учитываются возможные воздействия на здания и сооружения сейсмических сил. Требования к объек­там, строящимся в сейсмических районах, устанавлива­ются строительными нормами и правилами и другими документами. По принятой в России 12-балльной шкале опасными для зданий и сооружений считаются земле­трясения, интенсивность которых 7 баллов и более. Стро­ительство в районах с сейсмичностью, превышающей 9 баллов, неэкономично. Поэтому в правилах и нормах указания ограничены районами 7-9-балльной сейсмич­ности. Обеспечение полной сохранности зданий во вре­мя землетрясений обычно требует больших затрат на антисейсмические мероприятия, а в некоторых случаях практически неосуществимо. Учитывая, что сильные землетрясения происходят редко, нормы допускают воз­можность повреждения элементов, не представляющих угрозы для людей. Наиболее благоприятными в сейсми­ческом отношении считаются скальные грунты. Сейсмо­стойкость сооружений существенно зависит от качества строительных материалов и работ. Методы расчетной оценки сейсмостойкости сооружений имеют приближенный характер. Поэтому нормы вводят ряд обязательных конструктивных ограничений и требований. К их числу относится, например, ограничение размеров строящих­ся зданий в плане и по высоте. Для уточнений данных сейсмического районирования проводится сейсмическое микрорайонирование, с помощью которого интенсивность землетрясений в баллах, указанная на картах, может быть скорректирована на + 1...2 балла в зависимости от местных тектонических, геоморфологических и грунто­вых условий.

Землетрясение — грозная стихия, не только разру­шающая города, но и уносящая тысячи человеческих жизней. Так, в 1908 г. землетрясением с магнитудой 7,5 разрушен г. Мессина (Италия), погибло более 100 тыс. человек. В 1923 г. катастрофическое землетрясение (магнитуда 8,2) с эпицентром на острове Хонсю (Япония) разрушило Токио, Иокогаму, погибли около 150 тыс. человек. В 1948 г. землетрясением разрушен Ашхабад, магниту да 7, сила — IX баллов.

Иногда землетрясениям предшествуют грозовые раз­ряды в атмосфере, выделения метана из земной коры. Это так называемые «предвестники» землетрясений. Возникающие при землетрясении колебания могут быть причиной вторичных эффектов в виде оползней и селе­вых потоков, цунами (сейши), снежных лавин, наводне­ний, разломов в скальных породах, пожаров, коробле­ния земной поверхности.

Проблема защиты от землетрясений стоит очень ост­ро. В ней необходимо различать две группы антисейс­мических мероприятий:

а) предупредительные, профилактические мероприя­тия, осуществляемые до возможного землетрясения;

б) мероприятия, осуществляемые непосредственно пе­ред, во время и после землетрясения, т. е. действия в чрезвычайных ситуациях.

К первой группе относится изучение природы земле­трясений, раскрытие его механизма, идентификация предвестников, разработка методов прогноза и др.

На основе исследований природы землетрясений мо­гут быть разработаны методы предотвращения и прогно­за этого опасного явления. Очень важно выбирать места расположения населенных пунктов и предприятий с уче­том сейсмостойкости района. Защита расстоянием — лучшее средство при решении вопросов безопасности при землетрясениях. Если строительство все-таки при­ходится вести в сейсмоопасных районах, то необходимо учитывать требования соответствующих правил и норм (СНиПов), сводящиеся в основном к усилению зданий и сооружений. Эффективность действий в условиях землетрясений зависит от уровня организации аварийно-спасательных работ и обученности населения, эффективности системы оповещения.

СЕЛИ

Сели — кратковременные бурные паводки на гор­ных реках, имеющие характер грязекаменных потоков.

Причинами селей могут явиться землетрясения, обильные снегопады, ливни, интенсивное таяние снега.

Основная опасность — огромная кинетическая энер­гия грязеводных потоков, скорость движения которых может достигать 15 км/ч.

По мощности селевые потоки делят на группы: мощ­ные (вынос более 100 тыс. м3 селевой массы), средней мощности (от 10 до 100 тыс. м3), слабой мощности (ме­нее 10 тыс. м3). Селевые потоки происходят внезапно, быстро нарастают и продолжаются обычно от 1 до 3 ч, иногда 6-8 ч. Сели прогнозируются по результатам на­блюдений за прошлые годы и по метеорологическим прогнозам.

К профилактическим противоселевым мероприяти­ям относятся: гидротехнические сооружения (селезадер-живающие, селенаправляющие и др.), спуск талой воды, закрепление растительного слоя на горных склонах, ле­сопосадочные работы, регулирование рубки леса и др. В селеопасных районах создаются автоматические сис­темы оповещения о селевой угрозе и разрабатываются соответствующие планы мероприятий.

СНЕЖНЫЕ ЛАВИНЫ

Лавина — это снежный обвал, масса снега, падаю­щая или сползающая с горных склонов под влиянием какого-либо воздействия и увлекающая на своем пути новые массы снега.

Одной из побудительных причин лавины может быть землетрясение. Снежные лавины распространены в гор­ных районах.

По характеру движения лавины делятся на склоновые, лотковые и прыгающие.

Опасность лавины заключается в большой кинети­ческой энергии лавинной массы, обладающей огромной разрушительной силой. Лавины образуются на безлес­ных склонах крутизной от 15° и более. Оптимальные условия для образования лавин на склонах в 30-40°. При крутизне более 50° снег осыпается к подножию склона и лавины не успевают сформироваться. Сход ла­вины начинается при слое свежевыпавшего снега в 30 см, а старого более 70 см. Скорость схода лавины может достигать 100 м/с, а в среднем 20-30 м/с. Точный про­гноз времени схода лавины невозможен. Имеются сведения о том, что в Европе ежегодно ла­вины разного вида уносят в среднем около 100 челове­ческих жизней.

Противолавинные профилактические мероприятия делятся на 2 группы: пассивные и активные.

Пассивные способы состоят в использовании опор­ных сооружений, дамб, лавинорезов, надолбов, снегоудерживающих щитов, посадках и восстановлении леса и др.

Активные методы заключаются в искусственном провоцировании схода лавины в заранее выбранное вре­мя и при соблюдении мер безопасности. С этой целью производится обстрел головных частей потенциальных срывов лавины разрывными снарядами или минами, организуются взрывы направленного действия, исполь­зуются сильные источники звука. В лавиноопасных регионах могут создаваться Про­тиволавинные службы, предусматривается система опо­вещения и разрабатываются планы мероприятий по за­щите от лавин.

ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНОВ

Совокупность явлений, связанных с перемещением магмы в земной коре и на ее поверхности, называется вулканизмом.

Магма (от греч. magma — густая мазь) — это рас­плавленная масса преимущественно силикатного соста­ва, образующаяся в глубинных зонах Земли. Достигая земной поверхности, магма изливается в виде лавы.

Лава отличается от магмы отсутствием газов, улету­чивающихся при извержении. Вулканы (по имени бога огня Вулкана) представляют геологические образования, возникающие над каналами и трещинами в земной коре, по которым извергается на земную поверхность магма. Обычно вулканы представляют отдельные горы, сложенные продуктами извержений.

Вулканы разделяются на действующие, уснувшие и потухшие.

К уснувшим относятся вулканы, об извержениях которых нет сведений, но они сохранили свою форму и под ними происходят локальные землетрясения.

Потухшие — это различные вулканы без какой-либо вулканической активности.

Магматические очаги находятся в мантии на глуби­не 50-70 км или в земной коре на глубине 5-6 км.

Извержения вулканов бывают длительными и крат­ковременными. Продукты извержения (газообразные, жидкие и твердые) выбрасываются на высоту 1-5 км и переносятся на большие расстояния. Концентрация вул­канического пепла бывает настолько большой, что воз­никает темнота, подобная ночной. Объем излившейся лавы достигает десятков км3. Известно извержение вулкана Везувия в августе 79 г., в результате которого погиб город Помпеи. Толщина слоя вулканического пепла, покрывшего этот город, со­ставляет 8 м.

Существуют следующие типы извержений: эффузив­ный (гавайский), смешанный (стромболианский), эк-струзивный (купольный).

Замечена взаимозависимость между вулканической деятельностью и землетрясениями,

Основой прогноза извержения являются сейсмичес­кие толчки, характеризующие начало извержения.

Основные опасности — лавовые фонтаны, потоки го­рячей лавы, раскаленные газы. Взрывы вулканов могут инициировать оползни, обвалы, лавины, а на морях и океанах — цунами.

Профилактические мероприятия состоят в измене­нии характера землепользования, строительстве дамб, отводящих потоки лавы, в бомбардировке лавового по­тока для перемешивания лавы с землей и превращения ее в менее жидкую и др.

ОПОЛЗНИ

Оползень — скользящее смещение вниз по уклону под действием сил тяжести масс грунта, формирующих склоны холмов, гор, речные, озерные и морские терра­сы.

По механизму оползневого процесса выделяют такие типы оползней: сдвиг, выдавливание, гидравлический вынос и др.

По глубине залегания поверхностного скольжения различают оползни: поверхностные — до 1 м, мелкие — до 5 м, глубокие — до 20 м, очень глубокие — свыше 20м.

По мощности, вовлекаемой в процесс массы горных пород, оползни распределяют на: малые — до 10 тыс. м3, крупные — от 101 до 1000 тыс. м3, очень крупные — свыше 1000 тыс. M3.

По скорости движения оползни бывают: быстрые (время развития измеряется секундами или минутами), средней скорости (минуты, часы), медленные (дни, годы).

Оползни формируются, как правило, на участках, сложенных чередующимися водоупорными и водонос­ными породами грунта. Оползни возникают вследствие нарушения равновесия пород. Когда силы сцепления на поверхности скольжения становятся меньше составляю­щей силы тяжести, масса начинает движение. Опасность

оползней заключается в том, что огромные массы почво-грунтов, внезапно смещаясь, могут привести к разруше­нию зданий и сооружений и большим жертвам.

Побудителями оползневых процессов являются зем­летрясения, вулканы, строительные работы и др.

Предупреждение и защита от оползней предусматри­вает ряд пассивных и активных мероприятий.

К пассивным относят мероприятия охранно-ограничительного вида: запрещение строительства, производ­ства взрывных работ, надрезки оползневых склонов.

К активным мероприятиям относят устройство раз­личных инженерных сооружений: подпорных стенок, свайных рядов и т. п. В опасных местах предусматрива­ется система наблюдения и оповещения населения, а также действия соответствующих служб по организа­ции аварийно-спасательных работ.

Вы здесь: Главная БЖД и Охрана труда Безопасность жизнедеятельности Лекция по Безопасности жизнедеятельности