З А Д А Н И Е
для практических занятий по дисциплине "Безопасность жизнедеятельности"
по теме "Чрезвычайные ситуации"
Цель практических занятий: ознакомить студента с методикой оценки последствий землетрясения.
Исходные материалы: варианты практических занятий (таблица вариантов) и методические указания «Оценка последствий землетрясения» И.Г.Гетия, Л.Н.Скребенкова, О.С.Кочетов, И.Н.Леонтьева, - М.: МГУПИ, 2014.
Порядок выполнения:
- выбрать вариант (см. таблицу вариантов);
- ознакомиться с методикой расчета;
- оформить выполненное задание в виде отчета на листах формата А4.
Титульный лист выполненного задания:
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ
Кафедра «Экология и безопасность жизнедеятельности»
Расчетно-пояснительная записка
Оценка последствий землетрясения
ФИО студента Группа
Шифр студента Вариант №
Подпись студента Подпись преподавателя
Дата
Москва, 2014
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ
Кафедра "Экология и безопасность жизнедеятельности"
Гетия И.Г., Скребенкова Л.Н., Кочетов О.С., Леонтьева И.Н.
Безопасность жизнедеятельности
Методические указания по проведению практического занятия
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
на тему: «Оценка последствий землетрясения »
Методические указания рассмотрены и одобрены
на заседании кафедры «____» _____________ 20__ г., Протокол № ____.
Москва, 2014
Оценка последствий землетрясения
1. Общие сведения.
При оценке аварий, катастроф и стихийных бедствий необходим единый подход в области знаний о происхождении, развитии чрезвычайных ситуаций (ЧС), их основных характеристик и способов защиты.
В Российской Федерации продолжают сохраняться ЧС, обусловленные опасными природными явлениями и стихийными бедствиями. Сохраняется тенденция ежегодного возникновения ЧС природного характера, одной из которых является землетрясение.
Землетрясение – это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие, в основном, в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней мантии и передающиеся на большие расстояния.
Колебания земной поверхности носят волновой характер. Колебания грунта возбуждают колебания зданий и сооружений, вызывая в них инерционные силы. При недостаточной прочности (сейсмостойкости) происходит их разрушение. Сейсмическая опасность при землетрясениях определяется не только колебаниями грунта, но и возможными вторичными факторами, к которым можно отнести лавины, оползни, обвалы, опускание (просадку) и перекосы земной поверхности, разрушение грунта, наводнения при разрушении и прорывы плотин и защитных дамб, а также пожары.
Наиболее частой причиной землетрясений является появление чрезмерных внутренних напряжений и разрушение пород. Потенциальная энергия, накопления при упругих деформациях, при разрушении (разломе) переходит в кинетическую энергию сейсмической волны в грунте. Землетрясение такого плана называется тектоническим.
Наряду с тектоническими процессами, землетрясения могут возникнуть и по другим причинам (вулканические землетрясения, обвальные землетрясения и др.) [1].
Место разрушения породы называется гипоцентром, а проекция гипоцентра на земную поверхность называется эпицентром.
Классификация землетрясений по его величине и мощности ведется по шкале магнитуд. Магнитуда (М) землетрясения является мерой общего количества энергии, излучаемой при сейсмическом толчке в форме упругих волн.
Проявление землетрясения в тех или иных районах называется сейсмичностью. Количественно сейсмичность характеризуется как магнитудой, так и интенсивностью (I). Интенсивность землетрясения характеризуется силой землетрясения, которая зависит от расстояния, убывая от эпицентра к периферии. Интенсивность землетрясения на поверхности Земли оценивается по 12-балльной шкале.
Землетрясения в зависимости от интенсивности колебаний поверхности Земли, разделяются на следующие группы: слабые (1-3 балла); умеренные (4 балла); довольно сильные (5 баллов); сильные (6 баллов); очень сильные (7 баллов); разрушительные (8 баллов); опустошительные (9 баллов); уничтожающие (10 баллов); катастрофические (11 баллов); сильно катастрофические (12 баллов) (см. таблицу 1) [2].
Таблица 1 - Шкала силы землетрясений
| Сила в баллах | Интенсивность | Последствия |
| I | Незаметное сотрясение почвы | Регистрируются только сейсмическими приборами |
| II | Очень слабые толчки | Ощущаются отдельными людьми в покое |
| III | Слабые толчки | Ощущаются лишь небольшой частью населения |
| IV | Умеренное | Легкое дребезжание стекол, скрип дверей, стен |
| V | Довольно сильное | Сотрясение зданий, колебание оборудования |
| VI | Сильное | Частичное обрушение внутренних стен, обрывы проводной связи, сбои в работе чувствительной аппаратуры, возникновение отдельных пожаров |
| VII | Очень сильное | Повреждения, трещины в каменных зданиях и сооружениях, обрывы линий электропередач. Деревянные и антисейсмические постройки сохраняются. |
| VIII | Разрушительное | Трещины на крутых склонах и сырых почвах. Незакрепленное оборудование сдвигается и повреждается. Старые здания разрушаются, остальные сильно повреждаются. Падение отдельных опор ЛЭП, линий связи, отдельных эстакад. |
| IX | Опустошительное | Сильные разрушения каменных зданий, сооружений. Искривление деревянных зданий. Частичное повреждение гидротехнических сооружений. |
| X | Уничтожающее | Сильные разрушения всех зданий и сооружений. Возможны трещины в почве шириной до одного метра. Разрушения транспортных магистралей. Обвалы со склонов, оползни. |
| XI | Катастрофическое | Полное разрушение зданий и сооружений, искривление и скручивание железнодорожных рельсов. Повсеместные трещины на поверхности земли, обвалы и оползни. Обрушения подземных помещений. |
| XII | Абсолютное или сильное катастрофическое | Сплошные оползни, обвалы, огромные трещины на поверхности земли. Отклонения и изменения течения рек, образование озер, водопадов. Частичное изменение рельефа местности. |
Внезапность землетрясения в сочетании с огромной разрушительной силой колебаний земной поверхности часто приводит к большому числу человеческих жертв и значительному материальному ущербу.
Наиболее опасными последствиями землетрясений являются: разрушения зданий и сооружений; пожары, возникающие вследствие повреждения печей, электрических сетей и коммуникаций топлива и газа; выбросы радиоактивных и химически опасных веществ из-за разрушения (повреждения) радиационно опасных и химически опасных объектов; транспортные аварии и катастрофы; нарушение функционирования систем жизнеобеспечения; поражение и гибель людей [1].
Мероприятия и защиты от последствий землетрясения разделяются на предварительные меры и действия непосредственно во время землетрясения [2].
Предварительные меры защиты включают:
Сейсмологическое строительство;
Подготовку служб спасения и ликвидации последствий;
Нейтрализация источников повышенной опасности;
Обучение населения правилам поведения во время землетрясения;
Наличие в каждом доме запасов продуктов питания, воды на 3-5 суток, аптечек первой медицинской помощи;
Прикрепление в доме столов, шкафов и другого оборудования к полу (стенам).
С началом землетрясения люди, находящиеся в домах, должны срочно покинуть помещение и выйти на открытое место (за 25-30 с). При невозможности покинуть здание за короткое время необходимо встать в дверной проем, в проемы капитальных внутренних стен. Во всех случаях необходимо выключить свет, газ, воду. После прекращения подземных толчков покинуть помещение (пользоваться лифтом запрещено). Далее необходимо включиться в работу по спасению людей.
При получении оповещения об угрозе землетрясения необходимо: заранее подготовить необходимые вещи хранить их в рюкзаке в месте, известном всем членам семьи (радиоприемник на батарейках, запас питьевой воды и консервов на несколько дней, аптечка первой медицинской помощи, фонарь, личные документы); отодвинуть от окна кровать, а если это невозможно – обезопасить себя от возможного падения стекол; научить детей при сильных толчках прятаться в безопасных местах.
При возникновении землетрясения необходимо начать действовать немедленно, как только произошли первые колебания почвы. Нужно сохранять спокойствие и не поддаваться панике. Находясь далеко от выхода или на верхних этажах, не следует стремиться покинуть здание, так как толчки длятся несколько десятков секунд и выбежать за это время чаще всего невозможно, а при попытке сделать это человек оказывается незащищенным от падающих обломков и предметов. Лучше всего занять безопасное место (под столом, в проеме двери иди в одном из углов подальше от окна). Наиболее опасными при попытке покинуть здание оказываются лифты и лестницы.
Сразу же после прекращения толчков следует немедленно покинуть здание, так как возможны повторные толчки, которые могут вызвать обрушения конструкций, поврежденных первым толчком [3].
2. Методика расчета.
Магнитуда (М) – мощность землетрясения, выраженная десятичным логарифмом максимальной амплитуды смещения почвы в микрометрах на расстоянии 100 км от эпицентра – измеряется в баллах по шкале Рихтера (0-9 баллов). Шкала Рихтера – математическая, поэтому верхнего предела не имеет, однако сильнейшие из зарегистрированных землетрясений имели магнитуду не более 8,9.
Интенсивность сейсмических толчков (I) характеризует степень ущерба, причиненного землетрясением. Объем разрушений и количество жертв зависит от расстояния данного пункта от эпицентра, качества построек, свойств грунта, плотности населения и др. Для определения интенсивности силы толчков земной поверхности используется 12-балльная шкала MSK-64 [2].
Интенсивность определяется по формулам [2]:
В эпицентре:
I0 = 1,5 M – 3,5lg h + 3 (1)
На расстоянии:
Iб = 1,5 M – 3,5lg 
+ 3 (2)
где М – магнитуда (в баллах по шкале Рихтера);
h – глубина гипоцентра, км;
R – расстояние от эпицентра, км.
Проявление последствий землетрясения подразделяются на две фазы.
Первая фаза – время прихода продольных волн, когда ощущаются толчки и здания получают незначительные разрушения. Время прихода первой фазы (в секундах) определяется по формуле:
t1 = / Vпр (3)
где Vпр – скорость продольных волн (для осадочных пород Vпр = 6,1 км/с);
h – глубина гипоцентра, км;
R – расстояние от эпицентра, км.
Вторая фаза – время прихода поверхностных сейсмических волн. Вторая фаза главная, она определяет степень разрушения объекта. Время ее прихода (в секундах) определяется по формуле:
t2 = h / Vпр + R/ Vпов (4)
где Vпр – скорость продольных волн;
h – глубина гипоцентра, км;
R – расстояние от эпицентра, км;
Vпов – скорость поверхностных волн.
Скорость распространения поверхностных волн зависит от типа грунта и приведена в таблице 2.
Таблица 2 - Скорость распространения поверхностных сейсмических волн
| № п/п | Тип грунта | Скорость поверхностных волн, км/с |
| Гранит | 5,6 | |
| Известняки | ||
| Галька, гравий | 1,5 | |
| Насыпные грунты | 0,35 | |
| Песок | 1,2 | |
| Глина |
Интервал между первой и второй фазами обычно составляет 30-60 с, что позволяет принять экстренные меры защиты.
3. Порядок выполнения
3.1. Выбрать вариант по таблице вариантов и привести его данные
3.2. Ознакомиться с методикой расчета.
3.3. Определить интенсивность землетрясения в эпицентре и на расстоянии по формулам (1), (2).
3.4. Определить последствия землетрясения, используя таблицу 1.
3.5. Определить время прихода продольных волн по формуле (3) и время прихода поверхностных сейсмических волн по формуле (4).
3.6. Привести порядок действий населения при землетрясениях (используя материалы, приведенные в подразделе 1 (Общие сведения)).
3.7. Привести список использованных источников.
3.8. Оформить отчет и представить преподавателю.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций / С.А.Буланенков, С.И.Воронов, П.П.Губченко и др.; Под общ. Ред. М.И.Фалеева. – Калуга: ГУП «Облиздат», 2001. - 480 с.
2. Безопасность жизнедеятельности: Учебник. 14-е изд., стер. / Под ред. О.Н.Русака. – СПб.: Изд-во «Лань», 2012. – 672 с.
3. Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях: учеб. пособие для высшей школы / В.М.Емельянов, В.Н.Коханов, П.А.Некрасов; под ред. В.В.Тарасова. – 4-е изд., доп. и испр. – М.: Академический Проект, 2011. – 495 с.
Варианты заданий к практическому занятию на тему:
«Оценка последствий землетрясения»
Вариант определяется по первой букве фамилии студента
и последней цифре его учебного шифра:
Для студентов с фамилиями, которые начинающимися с букв:
от А до З - варианты заданий соответственно с 1 до 10;
от И до П - варианты заданий соответственно с 11 до 20;
от Р до Я - варианты заданий соответственно с 21 до 30.
| № п/п | Магнитуда землетрясения, балл | Глубина гипоцентра, км | Расстояние от эпицентра, км | Тип грунта под сооружением |
| Известняк | ||||
| Известняк | ||||
| Гравий | ||||
| Гравий | ||||
| Песок | ||||
| Песок | ||||
| Глина | ||||
| Глина | ||||
| Глина | ||||
| Гравий | ||||
| Гравий | ||||
| Песок | ||||
| Песок | ||||
| Известняк | ||||
| Известняк | ||||
| Известняк | ||||
| Гравий | ||||
| Гравий | ||||
| Глина | ||||
| Глина | ||||
| Глина | ||||
| Известняк | ||||
| Известняк | ||||
| Известняк | ||||
| Гравий | ||||
| Гравий | ||||
| Гравий | ||||
| Песок | ||||
| Песок | ||||
| Песок |