Дрожание грунта – это следствие движения сейсмических волн по земле, которое варьируется от довольно слабого при небольших землетрясениях до значительно сильного при сильных землетрясениях. При сотрясении грунта здания перемещаются из стороны в сторону, вверх и вниз. Сотрясение, которое испытывает любое строение, зависит от того, насколько далеко оно расположено от разлома и какой грунт находится под ним и вокруг него.
Сейсмические волны быстрее проходят через твердые породы, чем через более мягкие, например, почву и песок. Однако по мере перехода от твердых пород к более мягким волны замедляются, а их сила увеличивается, поэтому сотрясения более интенсивны там, где грунт мягче. Тем не менее, даже здания на твердых породах могут испытывать сильные толчки и повреждения, если они находятся близко к поверхности.
Не все сейсмические волны одинаковы. Существует несколько различных типов, и каждый тип имеет уникальный способ перемещения. Как правило, сейсмическая волна состоит из двух основных волн – корпусных и поверхностных.
Понимание поведения и влияния этих волн прояснит сотрясение грунта во время землетрясения. Этого невозможно достичь без использования соответствующих приборов, таких как сейсмограф, для регистрации различных волн землетрясения. Эти волны отличаются по скорости (прибытие в определенное место), амплитуде и несут различный уровень энергии.
Типы Сейсмические волны
Большая энергия деформации, высвобождаемая во время
сейсмические волны распространяются во всех направлениях через слои Земли.
Земли, отражаясь и преломляясь на каждой границе раздела. Эти волны бывают двух основных
типов:
1. Поверхностные волны
Они распространяются по поверхности
Земли и состоят из волн Рэлея и волн любви.
1.1 Волны Рэлея
Волны Рэлея или волны качения земли перемещаются
как океанские волны по поверхности Земли. Она перемещает поверхность земли вверх
и вниз. Они вызывают большую часть сотрясений на поверхности земли во время
землетрясения.
Волны Рэлея
1.2 Волны любви
Волны любви являются быстрыми и перемещают
землю из стороны в сторону.
Волны любви
2. Волны тела
Волны тела перемещаются по Земле. Они
состоит из первичных волн (P-волн) и вторичных волн (S-волн).
2.1 P-волны
P-волны – это самый быстрый тип сейсмических волн. По мере распространения P-волн окружающая порода многократно сжимается, а затем растягивается вдоль направления передачи энергии.
P-волны
2.2. Приход S-волн
S-волны приходят после P-волн, поскольку они распространяются медленнее и не проходят через жидкости. Частицы материала смещаются вверх и вниз или из стороны в сторону, когда волна проходит через него.
S-волны в сочетании с эффектами волн Любви наносят максимальный ущерб сооружениям своим раскачивающим движением по поверхности в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Когда P- и S-волны достигают поверхности Земли, большая часть их энергии отражается обратно. Часть этой энергии возвращается обратно на поверхность за счет отражения от различных слоев почвы и горных пород.
На поверхности Земли сотрясения более сильные (примерно в два раза сильнее), чем на значительной глубине. Это часто является основанием для проектирования подземных сооружений, рассчитанных на меньшие уровни ускорения, чем те, которые находятся над землей.
S-волны
Приборы для обнаружения и измерения землетрясений
Сейсмограф, который также известен как сейсмометр, – это прибор, используемый для обнаружения и регистрации землетрясений. Он состоит из датчика, регистратора и таймера. Принцип его работы прост. Ручка, прикрепленная к массе, подвешенной на веревке к опоре, рис. 1. 5, отметки на диаграммной бумаге, которая удерживается на барабане, вращающемся с постоянной скоростью.
Сейсмограф
Магнит вокруг струны обеспечивает необходимое демпфирование для контроля амплитуды колебаний. Масса маятника, струна, магнит и опора вместе составляют датчик. Барабан, ручка и диаграммная бумага составляют самописец.
Двигатель, вращающий барабан с постоянной скоростью, образует таймер. Один такой прибор необходим в каждом из двух ортогональных горизонтальных направлений.
Для измерения вертикальных колебаний нитяной маятник, как показано на рис. 6, заменяется пружинным маятником, колеблющимся вокруг точки опоры.
Сейсмограф для регистрации вертикальных колебаний
При возникновении землетрясения основание сейсмографа
сейсмографа перемещается, но масса не перемещается. Сейсмограф записывает зигзагообразный
след, который показывает меняющуюся амплитуду колебаний грунта под прибором.
прибором. Эта запись пропорциональна движению сейсмометра.
масса относительно Земли, но она может быть математически преобразована в запись
абсолютного движения земли.
Аналоговые приборы эволюционировали с течением времени
со временем, но сегодня чаще используются цифровые приборы, использующие современные компьютерные технологии.
сегодня чаще используются цифровые приборы, использующие современные компьютерные технологии. Цифровой прибор записывает движение грунта в память
микропроцессора, встроенного в прибор.
Сильные колебания грунта
Дрожание грунта является результатом движений, вызванных сейсмическими волнами. Сейсмические волны, которые достигают определенной точки в различные моменты времени, имеют разную амплитуду и несут энергию разного уровня.
Следовательно, движение на любом участке земли носит случайный характер, его амплитуда и направление произвольно меняются со временем. Сильные движения, которые могут повредить конструкции, могут произойти при землетрясениях в непосредственной близости или даже при сильных землетрясениях на разумных средних и больших расстояниях.
Движение грунта может быть описано в терминах смещения, скорости или ускорения. Изменение ускорения грунта во времени, регистрируемое в точке на земле во время землетрясения, называется акселерограммой, рис. 7.
Характер акселерограмм может меняться в зависимости от энергии, высвобождаемой в очаге, типа скольжения в разломе, геологии на пути движения от разлома до поверхности Земли и местного грунта.
Типичные акселерограммы
Акселерограммы несут различную информацию о сотрясении грунта: пиковая амплитуда, продолжительность сильного сотрясения, частота и содержание энергии. Пиковая амплитуда (пиковое ускорение грунта, PGA) является физически интуитивно понятной.
Например, горизонтальное значение PGA 0,6g (= 0,6 ускорения силы тяжести) предполагает, что движение грунта может вызвать максимальную горизонтальную силу на жесткой конструкции, равную 60% ее веса.
В жесткой конструкции все ее точки движутся вместе с грунтом на одинаковую величину и, следовательно, испытывают одинаковое максимальное ускорение PGA. Обычно сильные движения грунта несут значительную энергию, связанную с дрожанием с частотами в диапазоне 0,03-30 Гц (т.е. циклов в секунду).
Читайте далее:- Канал любви: Худшая экологическая трагедия США.
- Термины и определения, используемые в сейсмостойком строительстве.
- ИСПЫТАНИЕ СОВОКУПНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.
- Электронный прибор для измерения расстояния – типы, функции и работа.
- Сейсмические зоны в Индии.
- Разница между магнитудой и интенсивностью землетрясения.
- Высотные сооружения.