![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Характеристика землетрясений
Смертельные потери работающих и населения во многом зависят от типа зданий и интенсивности землетрясения. Так, людские потери в кирпичных многоэтажных зданиях при землетрясении интенсивностью от 8 до 12 баллов могут составлять соответственно от 3 до 80 человек. Для повышения сопротивляемости зданий и сооружений сейсмическим воздействиям может быть применено два принципиальных подхода: пассивный и активный. Пассивная защита сводится к усилению основных несущих конструкций зданий и сооружений для восприятия дополнительных усилий, вызываемых сейсмическим воздействием. Это достигается как увеличением сечений элементов (например, арматуры), так и усилением связей между ними. В кирпичных зданиях, например, устраивают железобетонные антисейсмические пояса на уровне перекрытий. Активная сейсмозащита заключается в использовании специальных устройств, направленных в основном на снижение амплитуд колебаний здания при землятресениях. Для этого используются сейсмозащитные устройства гравитационного типа, динамические гасители колебаний и т.п.
15.1 Примеры сейсмозащитных устройств
К настоящему времени предложено несколько десятков типов сейсмозащиты. Возможное исполнение такой системы показано на рис. 15.1, а, б. Среди весьма эффективных следует отметить системы с применением цементно-песчаных эллипсоидов и устройств, использующих силы сухого трения, позволяющие снижать эффекты сейсмического воздействия. Наводнения. Среди источников ЧС природного происхождения наводнения по повторяемости, масштабам воздействия и материальному ущербу стоят в России на первом месте. Причины возникновения наводнений многообразны. К ним относят: -половодья (обычно весенние) из-за таяния снега и половодья при интенсивных дождях в бассейнах равнинных рек; -наводнения из-за заторов (весной) и зажоров (осенью), возникающие из-за скопления на реках шуги и льда; -наводнения, вызванные подъемом закрытых морей (Каспийское море); - нагонные наводнения (р. Нева); - наводнения, вызванные подводными землетрясениями; - наводнения из-за прорыва плотины.
Наводнения наносят непоправимый ущерб экономике затапливаемой территории. При наводнениях происходит достаточно быстрый подъем воды и затопление прилегающей местности. Часто при этом возникают подтопления, когда вода проникает в подвалы зданий через канализационную сеть (при сообщении канализации с рекой), по разного рода канавам и траншеям, а также из-за значительного подпора грунтовых вод. При наводнениях нарушаются пути сообщения, выходят из строя телефонная связь, электроснабжение и т.п. В дальнейшем происходит размыв оснований зданий и сооружений и непрерывное углубление промоин. От размывающего действия текущей воды может происходить разрушение мостовых на улицах городов, а также кирпичных зданий в течение 5—10 сут. Более устойчивы в этом отношении блочные бетонные здания с фундаментом из бетонных и железобетонных блоков и плит. Такие здания с заполненными водой подвалами длительно сохраняют общую устойчивость. Вторичными последствиями наводнений являются загрязнения воды и местности веществами из разрушенных и затопленных хранилищ, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, массовые заболевания людей и животных, аварии на транспортных и инженерных коммуникациях, оползни, обвалы и даже изменения ландшафта. Рассмотрим предупредительные меры при наводнениях. Поскольку предотвратить наводнения кроме тех, которые вызываются гидродинамическими авариями, нельзя, то с целью уменьшения масштабов наводнений, снижения потерь и ущерба от них на территориях, подвергающихся относительно частому затоплению, заблаговременно проводят комплекс специальных мероприятий. Эти предупредительные меры можно разделить на три группы. К первой группе относятся работы прогнозно-аналитического характера. Гидрологический прогноз представляет собой научно-обоснованное предсказание хода развития, характера и масштабов наводнения. В результате анализа и оценки обстановки должны быть получены исходные данные для планирования и принятия решений по предупредительным мерам, а также по подготовке и проведению аварийно-спасательных и других неотложных работ во время наводнения. Вторая группа — это меры организационно-оперативного характера. К ним относятся: принятые органами местной исполнительной власти, органами по делам ГО и ЧС и должностными лицами предприятий решений, направленных на проведение предупредительных мероприятий и подготовку к борьбе с наводнением; планирование конкретных предупредительных инженерно-технических работ, мер защиты и др. Третья группа — это инженерно-технические мероприятия. Они базируются на типовых способах снижения отрицательных последствий наводнений. К ним могут быть отнесены такие меры, как уменьшение максимального расхода воды в реке путем перераспределения стока во времени, сооружение ограждающих дамб (валов), спрямление русла рек, подсыпка территорий, берегоукрепительные и дноуглубительные работы, регулирование стока воды с помощью водохранилищ, применение комбинированного способа профилактики наводнений. Снизить потери и ущерб от наводнений позволяют и ряд других предупредительных мероприятий. Они достаточно разнообразны. Это посадка лесозащитных полос в бассейнах рек, распашка земли поперек склонов, сохранение прибрежных водоохранных полос древесной и кустарниковой растительности, устройство террас на склонах, строительство прудов и других искусственных водоемов в логах, балках и оврагах для перехвата талых и дождевых вод. При наводнениях гибель взрослых людей возможна при высоте воды 1, 5 м и скорости потока менее 0, 7 м/с, а при более высоких их значениях высока вероятность массовой гибели людей. Время безопасного пребывания человека в воде во многом зависит от его возраста, здоровья и температуры воды. Так, при температуре воды +15—20°С в обычной одежде человек среднего возраста, умеющий плавать и с хорошим здоровьем, может продержаться в ней до 5—6 ч, при 10—15 °С — 2—3 ч, а при +4 °С — всего 10—15 мин. В спасательном жилете это время увеличивается в 2-2, 5 раза. Время наступления физиологических изменений в организме пострадавших, находящихся в воде, также зависит от состояния их здоровья, возраста и температуры воды. Так, при ее температуре +20°С человек теряет сознание через 3—7 ч, а смерть наступает через 10—15 ч, при + 15 °С время соответственно составляет 2-4 и 6-8 ч, а при +10 °С — 0, 5-1, 9 и 1—2 ч. Средний процент людских потерь в зонах катастрофического затопления может составить ночью — 35%, а днем — 20% общего количества оказавшихся в таких зонах. Штормовые ветры, снежные метели и заносы. Специалисты циклоном называют замкнутую область атмосферного возмущения с пониженным давлением в центре и вихревым движением воздуха. Разрушительное действие циклонов определяется дождевыми осадками (снегом) и скоростным напором ветра. Согласно строительным нормам максимальное нормативное значение ветрового давления для территории России составляет 0, 85 кПа, что при нормальной плотности воздуха 1, 22кг/м Зимой при прохождении циклонов возникают метели. В соответствии с силой ветра метели делят на пять категорий: слабые, обычные, сильные, очень сильные и сверхсильные. В зависимости от того, как снег переносится ветром, различают несколько видов метелей: верховая, низовая и общая. Верховая метель — это снегопад при ветре, когда падающие снежинки движутся вместе с потоком воздуха, не касаясь земной поверхности. В чистом виде такая метель наблюдается редко. Обычно это бывает, когда снег выпадает над большими лесными массивами, кустарником, незамерзающим водоемом или когда идет мокрый снег, отложения которого ветер разрушить не в силах. Низовая метель — метель без снегопада. Ее сущность заключается в следующем. Сильный ветер разрушает снежную поверхность и вовлекает движение ранее отложенный снег. Когда снег переносится до высоты 10—20 см, возникает поземка. Если снегом насыщается 1, 5—2-метровый приземный слой воздуха — это низовая метель. В таких условиях очень трудно двигаться на автомобилях и других транспортных средствах. Из кабины видны лишь снежные вихри, закрывающие от глаз земную поверхность и горизонт, и человек может потерять ориентировку. В средних широтах чаще всего бывают общие метели, когда ветром одновременно переносится снег, выпадающий из облаков и поднимаемый с поверхности. В такую метель снег отлагается повсюду довольно ровным слоем, за исключением низин и различных преград. В такую метель появляются сугробы и снежные заносы на дорогах, вследствие чего временно парализуется работа железнодорожного и автомобильного транспорта, нарушается нормальная жизнь селений и даже городов. Обитатели первых этажей зданий иногда не в состоянии выйти из своих квартир и нуждаются в помощи извне. Для людей большую опасность представляют сильные метели в тот момент, когда они находятся вне населенных пунктов на открытой местности. Поэтому очень важно для ориентировки людей, внезапно застигнутых метелями, на дорогах вывешивать указатели. В тех районах, где во время интенсивных метелей люди совершенно могут терять ориентировку, вдоль дорог и троп необходимо протягивать канаты или веревки, держась за которые они могли бы найти свои жилища или попасть в другие здания. Для защиты дорог от снежных заносов устраиваются заграждения в виде земляных валов, зеленых насаждений, заборов из щитов и т.п. На горных дорогах, в местах особенно подверженных снежным заносам, делаются галереи. Для визуальной оценки скорости ветра по его действию на наземные предметы или по волнению на море в 1806 г. английский адмирал Ф. Бофорт разработал условную шкалу. В 1963 г. Всемирная метеорологическая организация уточнила эту шкалу (табл. 15.2
Примечание. Резкое кратковременное усиление ветра до 20 м/с и более называется шквалом.
Ветровые движения атмосферного воздуха происходят почти параллельно земной поверхности, поэтому под скоростью ветра подразумевается горизонтальная составляющая ветрового движения. Это воздействие иногда небезопасно, поэтому его приходится учитывать в повседневной жизни. Так, на Камчатке при скорости ветра 30 м/с и более по распоряжению местных органов прекращают работу школьные учреждения, детские сады и ясли, а при ветре более 35 м/с не выходят на работу женщины. Сильный ветер сносит крыши домов, опрокидывает суда, разрушает здания. Поэтому при проектировании сооружений предусматривают, чтобы они могли противостоять самым сильным ветрам в данной местности. Для территории России максимальное значение скорости ветра при проектировании зданий и сооружений принято 37, 3 м/с или 134 км/ч, что соответствует силе ветра в 12 баллов. Оползни. Это смещение на более низкий уровень масс горных пород по склону под воздействием собственного веса и дополнительной нагрузки. Главными причинами возникновения оползней являются подмыв склона, его переувлажнение, сейсмические толчки и хозяйственная деятельность человека. В результате одного или нескольких из указанных факторов нарушается равновесие склона, и он приходит в скользящее движение, которое продолжается до достижения склоном нового равновесного состояния. При этом перемещаются значительные массы пород, что может приводить к катастрофическим последствиям и приобретать характер стихийного бедствия. Оползни могут разрушать отдельные объекты и подвергать опасности целые населенные пункты, выводить из оборота сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров, повреждать транспортные коммуникации, трубопроводы, энергетические сети и угрожать плотинам. Оползни образуются как на естественных склонах, так и в искусственных земляных сооружениях с крутыми откосами. На оползневых склонах различают шесть основных элементов (рис. 15.2). Большую часть потенциальных оползней можно предотвратить, если своевременно и качественно осуществить комплекс мероприятий, направленных на контроль, прогнозирование и предотвращение возникновения оползневых процессов. Среди них важное значение имеют контроль и прогнозирование оползнеопасных участков, а также выполнение противооползневых инженерно-технических мероприятий. Контроль за состоянием склонов и соблюдением охранно-противооползневого режима осуществляется специалистами противооползневых станций. Основной целью контроля явля-
Рис. 152. Принципиальная схема оползневого склона: 1 — надоползневый уступ; 2 — трещины скольжения (оползневые ступеньки); 3 — плоскость скольжения; 4 — тело оползня; 5 — трещины выпучивания; 6 — нижняя граница оползня
ется выработка комплекса противооползневых мероприятий с учетом гидрогеологических условий и характеристик оползневых участков. В качестве исходных данных для контроля может использоваться следующая информация: места прошлых оползней и ближайшие районы возможного нового оползания; возвышенности и косогоры, где не наблюдались, но где имеется вероятность возникновения оползней; затопляемые участки и распределение подземных вод; места расположения стоков, дренажированных участков и выполненных других противооползневых инженерно-технических мероприятий; гидрогеологические условия района. Борьба с оползнями основана на обеспечении устойчивости склона. Общими защитными мероприятиями для оползней всех типов являются следующие: -отвод поверхностных и атмосферных вод, притекающих к оползневому участку со стороны путем устройства нагорных канав; -разгрузка оползнеопасных склонов и откосов; -посадка древесной и кустарниковой растительности в комплексе с посевом многолетних трав на поверхности оползневых склонов; -спрямление русел рек и периодически действующих водостоков, подмывавших основание оползневых склонов; -берегоукрепление в основании подмываемых оползневых склонов путем устройства бун, донных волноломов, струенаправляющих устройств и защитных лесонасаждений; -отсыпка и намыв земляных, гравийных и каменных контрбанкетов у основания оползневых склонов; -перераспределение земляных масс на оползневых склонах путем планировки и террасирования склонов; -устройство подпорных стенок, возведение контрфорсов, контрбанкетов и свайных рядов; -дренажирование склонов. Подпорные стенки рекомендуется устанавливать при сравнительно небольших оползнях на склонах при нарушении их устойчивости вследствие подрезки, подмывки или пригрузки. Чаще всего они сооружаются для того, чтобы предотвратить дальнейший оползневый процесс у территорий промышленных предприятий, коммунальных сооружений, автомобильных и железных дорог. Подпорные стенки устраиваются из сборного железобетона или из хорошо обожженного кирпича, или из камня. При расчете подпорных стенок необходимо определить оползневое давление на стенку и временную нагрузку на откос и непосредственно на стенку. Для повышения устойчивости подпорных стенок обычно устраивают застойный дренаж.
Контрфорсы — это подпорные сооружения, удерживающие грунт склонов и откосов от смещения. Обычно они возводятся из камня на цементном растворе, бетона или бутобетона. По своей конструкции они могут быть дренажными или без дренажа и обязательно должны врезаться подошвой в устойчивые слои грунта. Контрбанкеты (рис. 15.3) устраиваются у подошвы действующих или потенциальных оползней. Контрбанкет представляет собой призму, возведенную из грунта или бутового камня. Ширина и высота призмы зависят от устойчивости оползневой массы и определяются расчетами. Протяженность контрбанкета обычно меньше протяженности контрфорса. Он своей массой препятствует смещению оползневого грунта и является довольно эффективным и дешевым противооползневым сооружением. При возведении контрбанкетов из недренирующих или слабодренирующих грунтов необходимо предусматривать мероприятия по отводу грунтовых и поверхностных вод и по борьбе с эрозией почвы.
Рис. 15.3. Варианты контрбанкета: a— из грунта; б — с забивкой удерживающих оползень свай; в -в виде железобетонных ящиков, заполненных песком, камнем или иными материалами; 1 — контрбанкет; 2— сваи; 3 — железобетонные ящики
Свайные ряды применяются в период временной стабилизации оползней, имеющих небольшую (до 4—5 м) мощность смещаемого тела. Сваи могут быть деревянными, железобетонными или металлическими. Их забивают в шахматном порядке в 2—3 ряда на глубину не менее 2 м в несмещаемую породу. Во избежание сотрясений склона при забивке свай предварительно пробуриваются отверстия для каждой сваи, диаметром несколько меньшим, чем расчетный диаметр сваи. Число свай определяется по нагрузке на сваю с расчетом на опрокидывание и срез. Одним из эффективных противооползневых приемов является отвод поверхностных вод. Для этого устраивается система нагорных водоотводных канав, лотков, ограждающих валов и осуществляется дренажирование склонов. Нагорные канавы и лотки являются достаточно эффективным и экономичным средством закрепления оползневых склонов. Они предназначены для отвода воды с поверхности оползневого участка. Их устраивают глубиной от 0, 6 до 1, 5м и располагают выше верхней границы оползневого участка. Канавы рекомендуется отрывать прямыми без резких изломов и поворотов. На оползнях глубиной до 2 м канавы можно отрывать и поперек оползня, но с уклоном к низу склона, шириной в 3—5 раз больше глубины канавы. Дренажи по своей конструкции бывают четырех типов: горизонтальные, вертикальные, дренажные галереи и комбинированные (рис. 15.4 и 15.5). Горизонтальные дренажи применяются при неглубоком (до 4—8 м) залегании водоупора. Для устройства такого дренажа могут применяться керамические, бетонные или асбестоцементные трубы, которые укладываются в отрытые траншеи. Для проверки работы дренажа по его трассе сооружаются смотровые, поворотные и перепадные колодцы. Вертикальные дренажи устраивают путем бурения скважин, и рытья шахтных колодцев. Их применяют при дренировании одного или нескольких водоносных горизонтов при большой глубине их залегания. Отвод вод из вертикальных дренажей производится в специальные водосборные галереи. Дренажные галереи применяют в местах глубокого залегания водоносного горизонта, питающего оползневый склон водой. Они эффективны при значительной водообильности и хорошей водоотдаче грунтов. Их рекомендуется применять только в общем комплексе противооползневых мероприятий, поскольку их устройство очень трудоемко и дорого. Комбинированные дренажи представляют собой сочетание горизонтальных и вертикальных дренажей, объединенных в одну систему с дренажными галереями. Они находят широкое применение на оползневых склонах с несколькими глубоко залегающими водоносными горизонтами, разделенными водоупорными пластами.
Рис.15.4. Устройство щебеночного дренажа: 1 — песок; 2 — глина; 3 — гравий; 4 — камень; 5 — глинобетон
Рис. 155. Размещение дренажной траншеи на оползневом склоне: 1— песок; 2 — дренажная траншея; 3 — застой воды; 4 —глина Помимо рассмотренных инженерных противооползневых мер для борьбы с оползнями обязательными являются посадка древесной и кустарниковой растительности в комплексе с посевом многолетних дернообразующих трав. Посадки эффективны при крутизне склона не более 30—40 °. Сажать на склонах рекомендуется следующие деревья и кустарники: клен, ольху, акацию, боярышник, можжевельник, шиповник, вереск и др., т.е. такие растения, у которых развита корневая система и невелика масса. В целом, как показывает практика, правильный и обоснованный выбор противооползневых мероприятий и своевременное комплексное их выполнение в полном объеме ограничивают или прекращают происходящий оползневый процесс. Карст. Процесс карстообразования заключается в растворении, выщелачивании или механическом размывании пород грунта подземными водами, в результате чего в толще Земли образуются пустоты, пещеры, вертикальные воронки и колодцы, а на земной поверхности создаются просадки и провалы. Карст образуется только при наличии в толще Земли легко размываемых пород — известняков, доломитов, мела, гипса, а также некоторых рыхлых пород, как, например, лёсса. Физика данного явления заключается в следующем. Атмосферные воды (дождевые и от таяния снега) проникают с поверхности в толщу Земли (путем просачивания или по трещинами в породе) и образуют поток грунтовых вод, уносящих с собой частицы пород. Процесс размыва начинается с земной поверхности и достигает водоупора. Развитию карстовых явлений способствуют трещиноватость в плотных породах, наличие значительных размеров и числа трещин, усиленное питание карста атмосферными водами и их фильтрация. Развитие карста во времени находится в прямой зависимости от типа пород, залегающих на закарстованной территории. Образующиеся вследствие карстовых явлений на земной поверхности просадки и провалы изменяют естественный рельеф, создавая неровности с колодцами и воронками. Просадки и провалы вызывают разрушение зданий, коммуникаций и инженерных сооружений. Возможное наличие карстовых явлений и вероятность возникновения просадок и провалов на земной поверхности, отсутствие уверенности в стабильности рельефа усложняют градостроительное использование территорий и приводят к планировочным ограничениям в жилой и промышленной застройке. На территории России карсты обнаруживаются в Ленинградской, Новгородской, Псковской, Нижегородской, Пермской, Тульской и других областях, а также на Кавказе и Дальнем Востоке. Так, крупнейший центр химической промышленности страны г. Дзержинск Нижегородской области располагается в пределах очень крупной карстовой зоны. Наиболее активно проявляет себя карст на территории ОАО «Корунд» и Дзержинской ТЭЦ. Здесь воронки и просадки грунта можно наблюдать в непосредственной близости от производственных корпусов, а некоторые даже на их территории. В существующей градостроительной практике принята следующая оценка территории с карстовыми явлениями: 1) Благоприятные условия (отсутствие карстов в пределах 2) неблагоприятные условия (незначительное число затухших 3) особо неблагоприятные условия (значительное число При выборе территории для строительства города при возможном наличии карста необходимы инженерные изыскания и обследования, на основании которых устанавливаются пригодность территории и планировочные ограничения в ее освоении и застройке. Инженерно-геологическими изысканиями выявляются территории с карстовыми процессами, устанавливается возраст карстовых проявлений и процессов, определяющих условия, дальнейшего развития и увеличения объема существующих карстов. Кроме того, выявляются наличие, глубина и характер закарстованных горных пород, мощность закарстованного слоя, а также условия питания водой, фильтрация подземных и инфильтрация поверхностных вод, химический состав грунтовых вод. В изысканиях и последующей оценке территории важнейшее значение имеет установление границ активного карста, а также прочность и устойчивость закарстованных пород. Особое внимание при этом уделяется наличию трещин и воронок на поверхности изучаемой территории, признакам растворения пород и начала образования воронок и пустот, наличию замкнутых впадин. По существующим положениям территории с карстовыми явлениями при активном процессе развития карста подлежат исключению из застройки. В исключительных случаях строительство на таких территориях возможно, но только после инженерной подготовки, направленной на ликвидацию карста. Однако выполнение данной задачи является очень сложным и дорогостоящим мероприятием, которое может осуществляться в двух направлениях. Первое направление — это ликвидация карста, что возможно при его малых размерах, на сравнительно небольшой площади и низкой активности процесса развития карста. Второе направление заключается в ограничении развития карста и приведении земной поверхности над карстом в удобное положение для строительства городских сооружений или иного градостроительного использования. В целом основной задачей инженерной подготовки территории -организация поверхностного стока атмосферных вод, -дренирование подземных вод (грунтовых потоков) -закрытие отверстий воронок и колодцев на земной -заделку подземных пустот и пещер неразмываемыми -ликвидация провалов и просадок земной поверхности Просадки и провалы. Помимо рассмотренных карстовых явлений, на ряде территорий России и даже в некоторых городах наблюдаются просадки, а иногда провалы грунта. Просадки представляют собой незначительные вертикальные смещения поверхности территории, возникающие в результате уплотнения грунта. При провалах вертикальные смещения грунта достигают нескольких десятков метров (до 50м и более). Явление просадочности может быть, вызвано двумя факторами: во-первых, хозяйственной деятельности человека; во-вторых, свойствами некоторых горных пород. Провалы же обычно возникают вследствие образовавшихся в земных недрах пустот, нарушивших равновесие окружающих пород (подземные выработки полезных ископаемых). Просадки и провалы в районах горных подземных выработок имеют место в Свердловской области, Кузбассе и некоторых других районах России. Явление просадочности свойственно некоторым горным породам, в особенности лессу и лессовидным грунтам. В этом случае просадочные деформации рассматриваются как переход грунтов из недоуплотненного состояния в состояние нормальной для данного природного явления плотности, происходящей под влиянием инфильтрационной воды, замачивания грунта и его уплотнения. Лёсс и лёссовидные грунты сравнительно широко распространены на территории России. Мощность слоя лёсса иногда достигает 10—20 м и более. Просадочность свойственна и некоторым другим породам (суглинки, глины). Оседание поверхности и просадки образуются, также при откачке воды из песчаных водоносных слоев. Многие города и рабочие поселки расположены на территориях с подземными выработками, осуществляемыми при добыче полезных ископаемых. В своем развитии выработки часто оказываются непосредственно под территорией города. В местах горных выработок равновесие в породах над ними нарушается, происходит сдвижение и прогиб пластов, их обрушение и, как следствие, земная поверхность над выработками просаживается (оседает), а иногда даже проваливается. Установлено, что независимо от характера происхождения образование просадок и провалов зависит от геологических условий, глубины и размеров выработок. Так, близость к земной поверхности, большая ширина выработки и малая плотность породы в кровле способствуют быстрому образованию провалов, значительных по площади и глубине. Выработки, пройденные даже на сравнительно большой глубине, не могут считаться безопасными, хотя на поверхности Земли просадки проявляются через сравнительно длительный срок. Для обеспечения безопасности городских зданий и сооружений на территории с подземными выработками необходимо иметь о них исчерпывающие данные. В качестве мер защиты зданий и сооружений от просадок при осуществлении горных выработок применяют оставление «целиков» (нетронутых участков пласта) в качестве поддержания кровли и усиленные крепления выработки. Не эксплуатируемые и не используемые выработки в опасных местах могут быть заделаны сухой кладкой и бетоном. Другое направление мер защиты — это инженерная подготовка территорий над горными выработками. Она включает вертикальную планировку территории с засыпкой просадок и провалов до первоначальной отметки, а также устройство дренажа в засыпаемых просадках и организацию стока атмосферных вод на участках с просадками. Грозы. Они являются довольно распространенным и опасным атмосферным явлением. На всей Земле ежегодно проходит порядка 16 млн гроз и каждую секунду сверкает около 100 молний. Разряд молнии чрезвычайно опасен. Он может вызвать разрушения, пожары и гибель людей. Установлено, что средняя продолжительность одного грозового цикла составляет примерно 30 мин, а электрический заряд каждой вспышки молнии соответствует 20—30 Кл (иногда до 80 Кл). На равнинной местности грозовой процесс включает образование молний, направленных от облаков к Земле. Заряд движется вниз ступеньками длиной по 50—100 м, пока не достигнет земной поверхности. Когда до нее остается примерно 100м, молния «нацеливается» на какой-либо возвышающийся предмет. Своеобразным электрическим явлением является шаровая молния. Она имеет форму светящегося шара диаметром 20—30 см, движущегося по неправильной траектории и исчезающего беззвучно или со взрывом. Шаровая молния существует несколько секунд, но может вызвать разрушения и человеческие жертвы. Например, в Подмосковье ежегодно из-за грозовых разрядов в летний период происходит около 50 пожаров. О повторяемости гроз в мае на территории России позволяют судить приведенные ниже данные: Санкт-Петербург — 2; Самара – 3; Москва — 3; Екатеринбург – 3; Ростов-на-Дону — 4; Новосибирск – 4; Сочи — 2; Красноярск – 2; Краснодар — 5; Иркутск – 1; Волгоград — 4; Якутск, Мурманск – одна гроза в несколько лет.
Повторяемость гроз обычно возрастает на 10—15% в годы высокой солнечной активности. Оценка опасности воздействия молнии основана на статистике частоты гроз с опасными молниями в данном районе и носит вероятностный характер. Такая оценка в середине 1980-х гг. была проделана для Москвы по результатам наблюдений 11 метеорологических станций (Внуково Домодедово, Шереметьево, Быково, Центральная вычислительная станция и др.). Для расчетов было введено понятие «грозовой сезон», в который вошли четыре месяца с мая по август - 123 дня. Число грозовых дней за сезон в Москве составляет в среднем 37 дней. За площадь Москвы был принят круг радиусом 20 км. Результаты этих расчетов показаны на рис. 15.6.
Рис. 15.6. Вероятность гроз Р для Москвы и суши земного шара Из графика очевидно, что грозу следует ожидать во второй половине дня, скорее всего с 12 до 18 ч местного времени. Немного реже она бывает в 21 ч и 3 ч ночи. С 5 до 8 ч утра гроза маловероятна, но в первой половине дня ее вероятность возрастает в 10 раз и более. Вторая кривая (более плавная)- это результаты, полученные в институте дальней связи США для всей земной суши и грозового сезона в 40 дней. Анализ и сравнение приведенных графиков дают основание полагать, что наиболее вероятны грозы в период с 10 до 18 ч местного времени. Существует два вида воздействия молнии на объекты: прямой удар молнии и вторичные проявления молнии. Прямой удар сопровождается выделением большого количества теплоты и вызывает разрушение объектов и воспламенение паров ЛВЖ, различных сгораемых материалов, а также сгораемых конструкций зданий и сооружений. Под вторичными проявлениями молнии подразумеваются Общеизвестно, что защита от прямых ударов молнии осуществляется молниеотводами, а от вторичного проявления молнии — путем заземления всех металлических конструкций, находящихся внутри зданий и сооружений. Молниезащита включает комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, предохранения зданий, сооружений, оборудования и материалов от взрывов, загораний и разрушений, возможных при воздействии молний. Для всех зданий и сооружений, не связанных с производством и хранением взрывчатых веществ, а также для линий электропередач и контактных сетей проектирование и изготовление молниезащиты должно выполняться согласно РД 34.21.122—87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» или СО 153-24.21.122-2003. По степени защиты зданий и сооружений от воздействия атмосферного электричества молниезащита подразделяется на три категории. Категория молниезащиты определяется общественным или производственным назначением зданий и сооружений, среднегодовой продолжительностью гроз, а также ожидаемым числом поражений здания или сооружения молнией в год. Ожидаемое годовое число поражений молнией: -для прямоугольных зданий и сооружений -для сосредоточенных зданий и сооружений (башен, вышек, дымовых труб и т.д.)
где S, L — ширина и длина зданий, м (для зданий и сооружений сложной конфигурации в плане при расчете N в качестве S и L принимают ширину и длину наименьшего описанного прямоугольника); hзд — наибольшая высота здания или сооружения, м; n— среднегодовое число ударов молний в 1 км2 земной поверхности (удельная плотность ударов молний в Землю) в месте расположения зданий или сооружений. Информацию о среднем за год продолжительности гроз можно получить в местном отделении Росгидромета либо воспользоваться картой России, представленной в РД 34.21.122-87 и СО 34.21.122-2000. Здания и сооружения, отнесенные к I и II категориям молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии, вторичных проявлений молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) и подземные металлические коммуникации. Здания и сооружения, отнесенные к III категории молниезащиты, должны быть защищены от прямых ударов молнии и заноса высокого потенциала через наземные (надземные) металлические коммуникации. Для создания зон защиты применяют одиночный стержневой, двойной стержневой, многократный стержневой, одиночный или двойной тросовый молниеотвод. На рис. 15.7 приведена конфигурация зон защиты некоторыми типами молниеотводов.
Рис. 15.7. Зоны защиты различными типами молниеотводов: а — одиночный стержневой; б — двойной стержневой; в — тросовый
|