Подбрасывание предметов

Недавние исследования по сейсмостойкому строительству по­казали, что некоторые постройки сильно реагируют на верти­кальные колебания грунта и поэтому методы проектирования, учитывающие только горизонтальные движения, страдают серь­езными недостатками. Особенно важно учитывать вертикальную составляющую при расчете сейсмического воздействия на мас­сивные плотины и основания таких поверхностных сооружений, как трубопроводы. При нескольких землетрясениях по акселеро­граммам сильных колебаний было установлено, что на верхних этажах ускорения значительно больше, чем в фундаментах зда­ний. Например, при Сан-Францисском землетрясении 22 марта

1957 г. (рихтеровская магнитуда 5,7) акселерограммы, записан­ные в одном из зданий Сан-Франциско, показали увеличение максимальных ускорений от фундамента к 14-му этажу в 3 раза.

Один из показателей особенно сильных вертикальных сотря­сений-«подбрасывание» предметов. Сообщения о таком под­брасывании при сильных землетрясениях, поступающие со всего мира, основаны на наблюдениях очевидцев. Если эти сообщения соответствуют действительности, то они означают, что сейсмиче­ские ускорения в вертикальном направлении могут превосходить ускорение силы тяжести. До сих пор имеется только одно ин­струментальное измерение вертикального ускорения грунта, пре­вышающего ускорение силы тяжести. Вблизи очага Газлийского землетрясения (Узбекистан, СССР) 17 мая 1976 г. было записано вертикальное ускорение 1,3#.

Одним из первых драматических описаний землетрясения с подбрасыванием предметов является отчет Р. Д. Олдэма о сильнейшем Ассамском землетрясении в Индии 12 июня 1897 г. Он сообщает, что в Шиллонге и других местах отдельные камни подбрасывались в воздух, «как горошины на барабане». По всем имеющимся данным в этом случае сотрясения были ис­ключительно сильными. Они сбивали людей с ног и причиняли увечья. Подскакивали валуны, оставляя на земле лунки в тех ме­стах, где они лежали. Выброс камней был настолько резким, что стенки образовавшихся полостей оказывались почти ненару­шенными. Рассказывали также о столбах, которые выскакивали из земли, не задевая соседний грунт, а недалеко от Нонгстойна*), по сообщениям очевидцев, кусок гранита размером 0,3 х 1 м был подброшен на высоту 2,5 м.

Олдэм пишет также о нарушениях на поверхности грунта:

«В западной части южного отрога и всюду вокруг лагеря гражданских меди­ков на расстоянии мили от него по Нанкачарской дороге, где почва имеет пе­счаный состав, а поверхность довольно ровная, земля выглядит так, будто по ней прошелся паровой плуг, разворотив дерн и разбросав комья земли во все стороны вверх и вниз по склону; во многих случаях куски дерна перевернуты, так что видны только корни растений».

Некоторые землетрясения Японии также характеризуются сильными вертикальными движениями. В отчетах о двух земле­трясениях (с магнитудой около 6) в Имаити 26 декабря 1949 г. упоминаются самые разные наблюдения очевидцев. Рассказы­вают, что около деревни Отиаи, недалеко от центра очаговой области, каменное сельскохозяйственное орудие («исиусу») диа­метром около 50 см подскочило несколько раз как резиновый мяч на высоту около 20 см. В соседнем Имаити, согласно опу­бликованным материалам обследования, предметы не падали с полок, но железные чайники были сорваны с крюков, на ко­торых висели.

Чрезвычайно интересные наблюдения динамического воздей­ствия имеются в отчетах о землетрясении Канто 1 сентября 1923 г. Особого внимания заслуживают нарушения аллювиаль­ного материала: так у мыса Манадзуру мягкий грунт подвергся таким сотрясениям, что клубни картофеля были выброшены из земли. Рядом большие деревья провалились в мягкий грунт, так что были видны только их верхушки. Несомненно, главной при­чиной этих явлений было разжижение песчаного грунта, но эф­фект встряхивания грунта и выбрасывания картофеля требует объяснения.

При землетрясениях в Калифорнии также бывает, что пред­меты отделяются от земли. Движения в очаге землетрясения Сан-Фернандо в 1971 г. имели характер надвига, что привело к смещениям до 3 м. Такая подвижка явилась мощным генерато­ром сейсмических волн, так как большие ускорения грунта были записаны на довольно обширной площади. На пожарной стан­ции № 74 графства Лос-Анджелес, расположенной в районе Норт-Декстер-Парк (Сан-Фернандо), дежурный пожарник был сброшен с кровати и кровать опрокинулась на него. Трубка ви­севшего на стене телефона выскочила из своего гнезда, и все в здании было перевернуто. Само здание сдвинулось со своего фундамента, а вокруг него «камни выбрасывались из земли и крупные трещины появились как в почвенном слое, так и в ко­ренных породах».

На той же самой станции Б. Дж. Моррилл описал движения пожарной машины, которые можно объяснить, по крайней мере частично, упругостью ее рессор:

«20-тонная пожарная машина, стоявшая в гараже, смещалась на 6-8 футов вперед и назад и на 2-3 фута вбок, не оставляя видимых следов скольжения на полу гаража. Машина была исправна и стояла на тормозах. Отметины, сделан­ные, очевидно, правой задней шиной, были найдены на дверном косяке на вы­соте трех футов от пола, но металлическое крыло не было повреждено. Это крыло выступает на несколько дюймов над верхней частью шины. Находившая­ся в четырех футах от пола подставка для шланга была сломана задней поднож­кой машины. Подножка при этом согнулась, а подставка сломалась от удара сверху вниз».

Подбрасывание предметов
Еще более наглядным свидетельством вертикального отрыва от земли было смещение здания, в котором находились пожар­

ники. Как видно на рис. 4, оно сдвинулось со своего фундамента, причем нижний ряд обшивки стены, который до землетрясения закрывал верхнюю часть фундамента на 10 см, остался неповре­жденным. Это невозможно объяснить тем, что здание соско­льзнуло с фундамента,-стало быть, оно было подброшено вверх.

При землетрясении Сан-Фернандо 1971 г. в нескольких местах наблюдалось и нарушение поверхностного почвенного слоя. На­пример, вдоль плоской вершины одного хребта грунт был силь­но разрыхлен и казался вспаханным. Объяснением такого явле­ния может быть перевертывание грунта в результате верти­кальных ускорений, которые в нескольких циклах сейсмических колебаний превысили Iflg. Подобные же сообщения уже неодно-кратко публиковались геологами и сейсмологами, проводив­

шими полевое изучение других землетрясений по всему миру.

Хотя отдельные сообщения можно и не принимать в расчет, все же несомненно, что некоторые предметы при землетрясениях действительно подбрасываются в воздух, из чего следует, что ускорения, по крайней мере в отдельных местах, превышают ускорение силы тяжести. Вероятно, для всех описанных случаев нет единого объяснения; значительную часть наблюдаемых вер­тикальных сотрясений и смещений определенно можно считать следствием наклонов и вращений, вызванных горизонтальными ускорениями сейсмических волн.

Подбрасывание предметов

 

Обрушение земляной плотины Шеффилд, вызванное землетрясением Санта-Барба-ра 29 июня 1925 г. в Калифорнии. (Фото компании «Патнэм стьюдиос».)

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,129 сек. | 12.53 МБ