Разжижение грунтов и макросейсмические последствия сильных землетрясений Северной Евразии

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Геология
Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

РАЗЖИЖЕНИЕ ГРУНТОВ И МАКРОСЕЙСМИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ СЕВЕРНОЙ ЕВРАЗИИ
Константинова Тамара Георгиевна
старший научный сотрудник камчатского филиала Геофизической службы
РАН, Петропавловск-Камчатский E-mail: lrg334@emsd. ru LIQUEFACTION AND MACROSEISMIC OF STRONG EARTHQUAKE
NORTHERN AT ONCE
Konstantinova Tamara
A senior fellow of the Kamchatka branch of the Geophysical Service RAS,
Petropavlovsk-Kamchatsky
АННОТАЦИЯ
Землетрясения произошли в регионах, где сейсмичность была занижена на 2−3 балла. Происходили разжижения грунтов и иногда наблюдались крутильные колебания. Эти процессы значительно увеличили сейсмический эффект при землетрясениях.
ABSTRACT
Earthquakes occurred in regions where seismicity was understated by 2−3 points. Liquefaction occurred and were sometimes observed torsional oscillations. These processes have significantly increased the seismic effect in earthquakes.
Ключевые слова: разжижение грунтов, землетрясения, Спитак,
Нефтегорск, Корф.
Keywords: Liquefaction, earthquake, Spitak, Neftegorsk, Corfu.
В данной работе рассмотрены некоторые особенности повреждения зданий и сооружений после обследования землетрясений 1988 г. в Армении, 1995 г. в г. Нефтегорске, 2003 г. в Г орном Алтае и Олюторского землетрясения 2006 г. в пос. Корф (Камчатка). В макросейсмических обследованиях последствий Спитакского, Нефтегорского и Олюторского землетрясений принимала участие автор статьи Константинова Т. Г. Сведения о Г орно-Алтайском землетрясении приведены из литературных источников. При этом событии происходило довольно обширное разжижение песчано-глинистого материала.
Спитакское землетрясение 7. 12. 1988, М = 7,0. 7 декабря 1988 года в результате сильнейшего землетрясения в Армении были разрушены несколько городов и более 300 селений. Подземные толчки практически уничтожили город Спитак, находящийся рядом с эпицентром землетрясения, разрушили города Ленинакан, Кировакан и Степанаван. Была составлена временная карта сейсмического районирования, на которой перечисленные города и многие поселки были переведены в 9-ти балльную зону сейсмической опасности.
В эпицентральной зоне Спитакского землетрясения во многих зданиях произошли разрушения торцов зданий (рис. 1 а, б). Это можно объяснить крутильными колебаниями, связанными со сдвигом поперечных стен в вертикальной плоскости.
а) б) Рисунок 1. а), б) Фото Клячко М. А.
Крутильные колебания подтверждаются поворотами архитектурных памятников и надгробных камней. В результате землетрясения в г. Спитаке верхняя часть часовни сдвинулась и повернулась (рис. 2 а). Надгробные памятники в зоне бедствия получили разнообразные повреждения. Одни из них устояли, другие падали в широтном направлении. Многие имели сдвиг и поворот на разную величину (рис. 2 б).
а) б)
Рисунок 2. а) б) Фото Клячко М. А.
При землетрясении в г. Кировакане в пределах небольшой территории были разрушены 38 зданий, основаниями которых были супесчаносуглинистые пролювиально-делювиальные отложения. Опытные образцы этих грунтов при вибрации на частотах 5−10 Гц разжижались и теряли несущие свойства [1, с. 135].
Нефтегорское землетрясение 27. 05. 1995, М = 7,5. Через 7 лет после землетрясения в Армении подобная трагедия повторилась в г. Нефтегорске на острове Сахалин, который в считанные минуты был стерт с лица земли.
В этом районе землетрясения интенсивностью более 6 баллов не ожидались. Нефтегорское землетрясение на 3 балла превысило сейсмическую опасность, указанную на карте сейсмического районирования СР-78. Оно было одним из самых разрушительных на территории России. Погибло две трети населения города. Город был ликвидирован. На территории г. Нефтегорска грунты представлены в основном мелкозернистыми и пылеватыми песками маловлажными, влажными и обводненными, мощностью более 10 метров. Рядом с Домом культуры обнаружен слой мелкозернистых водонасыщенных песков, обладающих свойствами плывунов. Грунтовые воды в пределах города вскрыты на отметках от 1, 5 м до 6,0 м. Встречены грунтовые воды типа верховодки. При землетрясении были разрушены все пятиэтажные
крупноблочные жилые дома, построенные без антисейсмических мероприятий. Двухэтажные блочные здания, рассчитанные и построенные на 7 баллов, получили повреждения 1−2 степени. На фотографии (рис. 3 а) видны протяженные груды развалин бывших пятиэтажных домов и двухэтажные здания, не получившие серьезных повреждений. Повреждены трехэтажное кирпичное здание школы, административное здание с почтой, построенные без антисейсмических мероприятий, а также разрушено двухэтажное каркаснопанельное здание НГДУ «Востокнефтегаз», построенное с антисейсмическими мероприятиями. Обрушились два двухэтажные каркасные здания, в одном из них находился магазин, в другом Дом культуры, в котором погибли многие выпускники средней школы города Нефтегорска (рис. 3 б).
а) б) Рисунок 3. а) б) Фото Коффа Г. Л.
В результате землетрясения в 3−4 км южнее г. Нефтегорска вскрылся разлом протяженностью до 35 км. В пределах этой зоны обнаружен разжиженный песок, излившийся на поверхность из образовавшихся грифонов. Разжижение грунтов наиболее проявлено на Пильтунской косе, удаленной от эпицентра на 25−30 км. В местах излияния обводненных песчано-глинистых масс на земной поверхности образовались многочисленные кратеры диаметром до 25−30 м и осадки грунта [4, с. 142].
Чуйское землетрясение 27. 09. 2003, М = 7,5. В 2003 г. недалеко от пос. Бельтир произошло сильное землетрясение такой же силы, что и Нефтегорское.
При этом землетрясении почти по всей Чуйской степи происходили выбросы разжиженного песчано-глинистого материала, сопровождаемые разливами разжиженного песка и грязи в виде грязевых «вулканчиков» — грифонов.
В некоторых местах изливались фонтаны воды. В пос. Бельтир на обширном днище долины, в месте слияния двух рек, высота фонтанов достигала 2 м, после образовалось несколько грязевых озёр площадью до 6,5 тысяч квадратных метров. На стадионе поселка образовалось озеро [3, с. 6].
Это землетрясение также превысило сейсмичность, указанную на картах сейсмического районирования.
Олюторское землетрясение 21. 04. 2006, М = 7,8. На севере Камчатки вплоть до Хаилинского землетрясения 1991 года Корякский округ относился к 6-балльной зоне сейсмической опасности. Благодаря работам, направленным на уточнение сейсмичности этого района, в 1993 году пос. Тиличики, Корф и Хаилино были переведены в 7-бальную зону. К этому времени строительство в поселках практически прекратилось.
Поселок Корф построен на узкой песчаной морской косе как рыболовная база. Наибольшая ширина косы 650 метров, длина — несколько километров. С юго-востока она омывается водами Корфского залива, а с северо-запада — водами бухты Скрытой.
Корфская коса сложена современными морскими отложениями (шр1У). Они представлены песками разной крупности, гравийными и галечниковыми грунтами с песчаным заполнителем. Они залегают в виде линз и прослоев, не выдержаны как по мощности, так и по простиранию. Подземные воды в пределах пос. Корф залегают на глубинах от 0 до 2,4 м от дневной поверхности. Сезонная мерзлота в поселке доходит до этих же отметок.
Расстояние от пос. Корф до эпицентра 105 км. Во время землетрясения в рыхлых грунтах образовались трещины. Они рвали фундаменты домов, реже несущие стены и вызвали наибольшие повреждения в строениях. Произошло практически повсеместное разжижжение грунтов, оно сопровождалось фонтанированием и излиянием из трещин песка, мелкой гальки, щебня и кусков
угля. Мощность излившихся образований — от нескольких сантиметров до метра, иногда и более [2, с. 172]. Происходила осадка грунта и появился незначительный крен нескольких зданий в сторону бухты. Крен домов жители определяли по смещению посуды на столах. За ночь посуда сдвигалась на несколько сантиметров.
Примеры проявления Олюторского землетрясения в поселке Корф.
Образовавшаяся в грунте во время землетрясения трещина подошла к двухэтажному блочному зданию спортзала и прошла под ним. Произошел разрыв фундамента и образовалась сквозная вертикальная трещина в продольной стене от фундамента до крыши с увеличением раскрытия (рис. 4 а).
Другая трещина в грунте прошла под зданием дизельной электростанции. Фундамент разбит серией трещин, часть его сдвинулась к бухте. В здании образовались широкие вертикальные сквозные трещины, они протянулись от фундамента до крыши (рис. 4 б).
а) б) Рисунок 4. а) б) Фото Пинегиной Т. К.
В блочном одноэтажном здании пожарной части при землетрясении образовалась широкая сквозная вертикальная трещина в несущей стене, как и в здании спортзала и дизельной электростанции, но в грунтовом основании трещин не было.
В двухэтажном блочном здании школы произошли значительные конструктивные повреждения. В стыках продольных и поперечных стен образовались глубокие трещины, перегородки между классами оконтурились сетью сквозных трещин, в спортзале появилась густая сеть трещин в перегородках и несущих конструкциях.
По свидетельству учителя Корфской средней школы Г. Н. Катранжи, «землетрясение началось как гул от вездехода, потом произошел резкий толчок снизу. На улице увидел, что пошли волнообразные колебания. Сбивало с ног. На моих глазах появилась первая трещина у угла школы, я ее перепрыгнул. Вскоре появились фонтаны. Высота фонтанов около 50 см. Излияние было спокойное, происходило минут 15».
На территории аэропорта в ангарах для ремонта вертолетов произошел перекос дверей, появились трещины в стыке стен. От дверных проемов вдоль стены образовались сквозные трещины. Несущие торцевые опоры отклонились от стен на 5−7 см и разорвались со смещением и разворотом, в несущих бетонных стенах были отмечены глубокие сквозные трещины (рис. 5 а). Бетонный пол в ангарах разбит и покороблен (рис. 5 б).
Около ангаров и на взлетной полосе образовались трещины от тонких до нескольких сантиметров шириной и произошли выбросы грязи на площади от первых десятков квадратных метров до нескольких сотен. Деформированы асфальт и бетонные плиты, во многих местах произошли осадки грунта.
По свидетельству очевидцев, в аэропорту в ангарах было опасно работать. Все трещало, стоять было трудно. На улице около ангара земля лопалась, выбивались фонтаны на 10−15 см. На территории аэропорта прыгал вертолет, на дороге прыгал грузовой автомобиль КамАЗ.
Дома на ул. Луговая, № 5 и № 35б построены на засыпанных заболоченных участках. В этом районе трещины в грунте подходили к домам и разрывали фундаменты в нескольких местах. В результате этого дома были сдвинуты с фундаментов с разворотом, проявились крутильные колебания. Подобное отмечено и в некоторых других случаях в этом посёлке, а также в посёлках Тиличики и Хаилино. В квартирах были деформированы стены. Перекосились оконные колоды, дверные проемы. Пол в квартирах выгибался в центре и опустился в сторону окон. Это объясняется тем, что под домами произошли мощные излияния песка. Аналогичные явления наблюдались в других домах и поселках. Центральная часть дома № 5 просела. Рядом с домом били фонтаны воды с песком, илом, мелкой галькой и углем высотой до 1,5 м.
Во время колебаний образовывались зазоры между зданиями и мерзлым грунтом шириной до 15 см. Подвалы домов до землетрясения были сухими, во время землетрясения их затопило водой до уровня пола. Возле дома № 35б, со стороны бухты, образовалось небольшое озеро, которое со временем покрылось льдом (конец апреля, 1 = -200). После снеготаяния воды бухты вплотную подошли к дому.
Не исключено, что наличие достаточно мощного слоя мерзлых грунтов уменьшило сейсмический эффект при землетрясении, летом разрушительный эффект мог быть существенно выше.
За пределами поселка в грунте вдоль бухты протянулась сеть трещин длиной от нескольких метров до сотен метров. Вся обозримая территория
залита выбросами песка и ила. Площадь грязевых выбросов достигла многих квадратных километров. Одна из трещин прошла под заброшенным бетонным бараком и расколола его на две части.
Заключение
Пример четырёх разрушительных землетрясений Северной Евразии в ХХ веке показывает, что жители и местные власти не были готовы к подобным событиям. Проявление процессов разжижения требует обязательного учёта их при планировании мероприятий по снижению уровня сейсмического риска.
Комплект карт ОСР-97 заменил карту ОСР-78 и временные схемы сейсмического районирования. Сейсмичность регионов, в которых произошли представленные выше землетрясения, повышена на 2−3 балла. К сожалению, городов Спитак, Нефтегорск, Бельтир и поселка Корф уже нет. В карты сейсмического районирования необходимо вводить учет опасностей вторичных процессов, особенно разжижения грунтов. Необходимо повысить ответственность изыскательских организаций за необоснованное снижение сейсмической опасности территорий.
Список литературы:
1. Константинова Т. Г. Особенности грунтов, обладающих свойствами тиксотропии (на примере Петропавловска-Камчатского, Кировакана, Нефтегорска) // Память и уроки Нефтегорского землетрясения. Южно-Сахалинск. 2000. С. 133−136.
2. Константинова Т. Г., Пинегина Т. К. Разжижение грунтов при сейсмических событиях в условиях Камчатки // Г еофизический мониторинг и проблемы сейсмической безопасности Дальнего Востока России. Труды региональной научно-технической конференции 11−17 ноября 2007 г. Петропавловск-Камчатский. Том 1. Петропавловск-Камчатский: ГС РАН 2008. С. 170−174.
3. Новиков И. С, Высоцкий Е. М., Агатова А. Р., Гибшер А. С. Землетрясения осени 2003 года в Горном Алтае // Наука в Сибири. 2003. № 50 (2436). С. 6.
4. Стрельцов М. И. Нефтегорское землетрясение 28(28) мая 1995 года на Сахалине. Москва: Янус-К, 2005. 177 с.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой