Шкала інтенсивності коливань від вибуху
Лекція 15
Сейсмічна дія вибуху
Сейсмічна хвиля – пружне збудження середовища; параметри стану на її фронті практично не змінюються. Область її дії – 120-150 rзар і визначається загальною енергією заряду та властивостями середовища.
В зоні поширення сейсмічних коливань спостерігаються об‘ємні (поздовжні та поперечні) і поверхневі пружні хвилі.
Поздовжні – викликають коливальний рух середовища, при якому коливання співпадають з напрямком руху хвилі. У них найбільша швидкість.
Швидкість
Е – модуль пружності
g – прискорення земного тяжіння
r - щільність
m - коефіцієнт Пуассона.
Для гранітів Ср=5-6 км/с, вапняку 2,5-4,5; піщаники – 0,6-1,6, у воді Ср=1,43; повітрі 0,34 км/с.
Поперечні –коливання перпендикулярні напрямку фронту. Їх швидкість менша ;
Пісок x=0,25-0,5; глина x=0,11-0,12.
Поверхневі хвилі – вздовж відкритої поверхні.
Релея – по еліптичній орбіті СR=0,92CS
Лява – в шарах без вертикальних переміщень, впоперек напрямку руху хвилі.
Сейсмічні коливання збуджуються всією енергією вибуху, яка перейшла в пружні хвилі і розподіляється поміж різними хвилями з різними швидкостями та досить швидко розподіляються на групи.
Коливання поверхні землі із збільшенням відстані від епіцентру вибуху визначаються дією максимальних коливань хвиль одного типу, а не всією енергією пружних хвиль.
Найбільш загальним критерієм оцінки сейсмічної дії є швидкість коливань середовища в сейсмічній хвилі U. Швидкість коливань та власна частота коливань цивільних будинків та промислових споруд є основними параметрами, які визначають сейсмічну дію різних хвиль.
При вибухах напруження та відносні деформації будинків і споруд прямо пропорційні швидкості коливань. Тому швидкість зміщення часточок грунту найбільш зручна для характеристики сейсмічної дії вибуху.
Деформації будинків відбуваються при V>Vр. Існує шкала для визначення інтенсивності сейсмічних коливань, бали якої відповідають балам шкали інтенсивності землетрусів.
Шкала інтенсивності коливань від вибуху
| Бали | U, см/с | ||
| 1. | Відчуваються приладами | 0,1-0,2 | |
| 2. | Відчувається в окремих випадках в тиші | 0,2-0,4 | |
| 3. | Відчувається деякими людьми | 0,4-0,8 | |
| 4. | Відчувається деякими людьми, деренчить скло | 0,8-1,3 | |
| 5. | Осипання тиньку, пошкодження старих будинків | 1,5-3,0 | |
| 6. | Тонкі тріщини в тиньку | 3-6 | |
| 7. | Пошкодження будинків, падіння кусків тиньку, тріщини в печах | 6-12 | |
| 8. | Значні пошкодження будинків | 12-24 | |
| 9. | Руйнування будинків, великі тріщини в стінах, падіння стін | 24-28 | |
| 10. | Великі руйнування і обвали будинків | 10-12 |
Гранично припустимі швидкості Vp, см/с
| 1. | Крупнопанельні житлові будинки, старі кам‘яні будинки, історичні та архітектурні пам‘ятки | 1-1,5 |
| 2. | Житлові та громадські будинки, промислові будинки із дефектами, котловні | 3 |
| 3. | Адміністративно-побутові і промислові будинки, проммайданчики, високі труби, залізничні тунелі, естакади, легкі дерев‘яні споруди | 5 |
| 4. | Одноповерхові каркасні будинки, металеві і монолітні, бетонні споруди, гідротехнічні тунелі, шахтні копри | 12 |
Одна з найважливіших характеристик – період власних коливань будинку То, величина якого залежить від жорсткості конструкцій та розподілу мас.
Інтенсивність розгойдування споруди – співвідношення То/Т – коливання грунту.
При Т<<То будівля нерухома
При Т®То резонанс і амплітуда росте в кілька разів в порівнянні з грунтом.
Завдяки високочастотному характерові сейсмічних коливань при вибуху вони безпечні для високих гнучких споруд – труб, металевих конструкцій.
Обчислення безпечної зони за сейсмічністю
Кг – коефіцієнт грунту:
1. Скельні породи
щільні, непружні 5
порушені неглибоко 8
недим‘яного грунту h<10м
2. Необводнені піщані і глиняні породи 12
h>10 м
3. Обводнені грунти та з високим рівнем гр. вод 15
4. Водонасичені грунти 20
Коефіцієнт типу споруди Кс
1. Поодинокі будинки та споруди із
з/б та метал. каркасом 1,0
2. Поодинокі будинки висотою не більше 2-3 поверхів
з цеглян. і подібн. стінами 1,5
3. Невеликі селища 2,0
Коефіцієнт умов підривання a
1. Камуфл. та на розпушування 1,0
2. Заряд викидання 0,8
3. Напівзаглиблений заряд 0,5
При КСП Nзарядів