Сейсмические волны и интенсивность землетрясений

Сейсмические волны и интенсивность землетрясенийВ очаге землетрясения энергия выделяется в виде механических колебаний тогда, когда вдоль разлома происходит почти мгновенный сдвиг. В пространство, окружающее очаг, уходят затухающие колебания, длина волн которых зависит от длины плоскости разрыва. Обычно разрывы не бывают одиночными и подвижки дробят породы Земли в очаге боль Шим числом трещин разной величины, каждая из которых излучает свои колебания. Поэтому очаг излучает очень широкий спектр колеба-» ний с периодами от десятков секунд до сотых долей секунды. В недрах Земли, как в упругом теле, могут возникать следующие виды механических колебаний: продольные, поперечные и продольно-поперечные. Продольные колебания (в, олны Р) представляют собой реакцию упругой среды на изменение ее объема — сжатие, растяжение. Эти волны могут возникать влюбом упругом теле: твердом, жидком или газообразном, обладающем упругостью на сжатие. Скорость распространения этих волн зависит от плотности среды р, ее модуля объемной деформации К и модуля сдвига Волны Р проходят через все слои Земли, но скорость их распространения, как это следует из формулы (2.1) и видно на рис. 2.3, различна для земной коры, мантии и ядра, изменяясь в пределах от 7 до 14 км/с. Характерно постепенное повышение скорости распространения этих волн в твердом материале мантии (В, С, И) и резкое уменьшение ее при переходе в ядро (£), в пределах которого скорость Ср снова нарастает. Поперечные колебания (волны 5) представляют собой реакцию упругой среды на изменение ее формы. Эти волны могут возникать только в твердой упругой среде. Скорость распространения поперечных волн в 1,7—1,8 раза меньше скорости распространения продольных волн. В ядре поперечные волны не распространяются, это и указывает на то, что оно жидкое. Волны 5 обладают большими периодами и большими амплитудами, чем волны Р. В точку, удаленную от очага землетрясения, продольные волны приходят первыми (Р — первичные волны), а поперечные — вторыми (5 — вторичные волны). Поверхностные волны, или волны Рэлея Ьв. — это продольно-поперечные волны, образующиеся вблизи свободной поверхности твердого тела, например поверхности Земли, в результате взаимодействия с нею продольных и поперечных волн. Образование этих волн связано с изменениями объема и формы среды. — упругие волны, отличные от волн на поверхности жидкости, вызванных силой тяжести. Периоды волн больше периодов поперечных волн 5 и затухают эти волны слабо. Амплитуды этих волн велики, они могут составлять главную фазу землетрясения. Скорость их распространения меньше скорости распространения волн 5 и составляет примерно 0,9 с&. Энергия сейсмических колебаний быстро затухает и тем заметнее, чем короче период колебаний. Чем дальше от очага, тем больше низкочастотных колебаний в полном их спектре. При увеличении расстояния от очага в 2 раза энергия волн убывает в 10—20 раз, а при увеличении расстояния в 10 раз она убывает уже в тысячи раз. Строителей интересует прежде всего интенсивность сотрясения поверхности грунта на выбранных для возведения сооружений участках. Интенсивность проявления землетрясений на поверхности Земли в заданных точках характеризуется баллами. Шкалы балльности (интенсивности) основаны на анализе повреждений зданий и сооружений, остаточных явлений в грунтах и ощущений людей при землетрясениях. Баллы являются условными ступенями шкалы интенсивности землетрясений на поверхности земли. В СССР принята 12-балльная шкала.\\SK-1964, разработанная С. В. Медведевым (СССР), В. Шпонхойером (ГДР) и В. Карни — ком (ЧССР) и рекомендованная международными организациями для применения во всех странах.