Землетрясения и типы сейсмических дислокаций
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
меньше. Поверхностные волны, создаваемые землетрясениями, делятся на два вида. Первый называется волнами Лява. Эти волны в сущности то же самое, что поперечные волны без вертикальных смещений; они заставляют частицы грунта колебаться из стороны в сторону в горизонтальной плоскости, параллельной поверхности Земли, но под прямым углом к направлению своего распространения. Воздействие волн Лява состоит в горизонтальных колебаниях, которые передаются основаниям построек и, следовательно, могут вызвать разрушения. Второй вид поверхностных волн известен под названием волн Рэлея. Как и в обычных морских волнах, частицы материала, захваченного волнами Рэлея, движутся по вертикали и по горизонтали в вертикальной плоскости, ориентированной по направлению распространения волн. Как показано каждая частица породы при прохождении волны движется по эллипсу. Поверхностные волны распространяются медленнее, чем объемные, и из двух видов поверхностных волн обычно волны Лява приходят быстрее, чем Рэлея. Таким образом, когда из очага землетрясения волны расходятся в разные стороны в земной коре, то можно предсказать, каким именно образом отделятся друг от друга разные типы волн. Волны Лява вертикальными приборами не записываются. Поскольку волны Рэлея содержат вертикальную составляющую, они могут воздействовать на воду, например в озерах, тогда как волны Лява, которые не про ходят через воду, действуют только на прибрежные части озер и океанских заливов, заставляя воду смещаться взад-вперед и перемешиваться, как у стенок вибрирующего бака.
Объемные волны обладают и другим свойством, влияющим на производимые ими сотрясения: при распространении через пласты горных пород земной коры они отражаются от границ между породами разного типа или преломляются на этих границах. Кроме того, какая бы волна ни испытывала отражения или преломления, часть энергии волн одного типа идет на образование волн другого типа. Возьмем простой пример: продольная волна подходит снизу к подошве слоя аллювия; при этом часть энергии будет передаваться вверх в виде продольной волны (Р), а часть превратится в поперечные колебания (S) (еще одна часть энергии отразится обратно вниз в виде Р и S волн). Из сказанного становится понятно, почему на суше после первых толчков при сильных колебаниях грунта обычно ощущают волны двух видов. Но если во время землетрясения вы окажетесь в море, то почувствуете, что судно воспринимает только один вид колебаний, передаваемый Р-волнами, так как S-волны не проходят через воду. Тот же эффект возникает, когда при сейсмических колебаниях в песчаных слоях происходит разжижение. Энергия поперечных волн, проходящих через разжиженные слои, постепенно уменьшается, и в конце концов проходят только продольные волны. Когда Р- и S-волны достигают поверхности грунта, большая часть их энергии отражается обратно в земную кору, так что на поверхность почти одновременно воздействуют волны, движущиеся и вверх, и вниз. Поэтому вблизи поверхности, как правило, происходит значительное усиление колебаний: иногда их амплитуда вдвое превышает амплитуду приходящих волн. Это при поверхностное увеличение амплитуды усиливает разрушения, производимые на поверхности Земли. В самом деле, при многих землетрясениях горнорабочие отмечали в подземных выработках колебания более слабые, чем ощущали люди на поверхности. И последнее, что стоит сказать здесь по поводу сейсмических волн. Имеются убедительные доказательства - как наблюдавшиеся на практике, так и теоретические, - что на сейсмические волны действуют и грунтовые условия, и рельеф местности(рис. 12).
Распространение упругих волн
Упругие свойства однородного изотропного твердого тела можно выразить с помощью двух констант: и k, где k ? объемный модуль упругости, или модуль всестороннего сжатия; для гранита он равен приблизительно 266469 атм. Для воды - около 157907 атм. ? модуль сдвига; для гранита он равен 157907 атм. Для воды = 0.
Через твердое тело с плотностью ? распространяются два типа упругих волн:
Продольные волны - скорость для гранита = 5,5 км/с, а для воды ? = 1,5 км/с.
Поперечные волны - скорость для гранита ? = 3,0 км/с, а для воды ? = 0 км/с.
По свободной поверхности упругого твердого тела распространяются два вида поверхностных волн:
Волны Рэлея - скорость , где ? - скорость поперечных волн в данной горной породе.
Волны Лява (для слоистой твердой среды) - скорость , где - скорости поперечных волн в поверхностном и нижележащем слоях соответственно.
Параметры гармонических колебаний выражаются через период Т и длину волны ?:
Скорость распространения волны ?= ?/T
Частота колебаний .
Интенсивность землетрясений. Магнитуда
Землетрясение в южной Италии в декабре 1857 г. было столь разрушительным, что местные коммуникации были нарушены и прошла почти неделя, прежде чем известие о его размерах достигло областей за пределами Неаполитанского королевства. Сразу же после этого Роберт Маллет обратился в Лондоне к Королевскому обществу с просьбой о разрешении на поездку, и в феврале 1858 г. ему удалось прибыть в Неаполитанское королевство. Здесь он провел два месяца, выполняя первое научное полевое исследование, глубокое и всестороннее, эффектов сильнейшего землетрясения.
В методы Маллета входило детальное картирование и систематизация сведений об ощущениях людей при землетрясении, разрушении зданий и нарушениях земной поверхности. Таким путем он стремился измерить силу ?/p>