TRZĘSIENIE ZIEMI-NIEBEZPIECZEŃSTWO I WZYWANIE
Napisane przez:
Nwachukwu Ijeoma Catherine
Hilda Arfiya
Chinbat Chingun
Kifala Ngouari Laurel Christelin
STUDIUM JĘZYKA POLSKIEGO DLA CUDZOZIEMCÓW, UŁ
ŁÓDŹ 2017
SPIS TREŚCI
1. Definicja trzęsienia ziemi
1.1. Trzęsienie ziemi
1.2. Rodzaje fal sejsmicznych
2. Wielkość trzęsień ziemi
3. Niebezpieczeństwo trzęsieni ziemi
4. Wyzwanie trzęsieni ziemi
1. Definicja trzęsienia ziemi
1.1.
Trzęsienie
ziemi
–
gwałtowne
rozładowanie
naprężeń
w skorupie
ziemskiej połączone z ruchem warstw skalnych. W przypadku trzęsienia tektonicznego jest to
ruch wzdłuż uskoku. Nagromadzenie naprężeń jest często wynikiem przejściowego
zablokowania ruchu skał wzdłuż tego uskoku. Uwalniająca się przy tym energia w około 2030% rozchodzi się w postaci fal sejsmicznych, z których część dociera na powierzchnię
Ziemi w postaci niszczących fal powierzchniowych. Pozostała część energii zamienia się w
ciepło lub trwałe deformacje skał.
Rys 1.1 Kierunek ruchu płyt tektonicznych, które powodują trzęsienie ziemi
Miejsce pod powierzchnią ziemi, z którego rozchodzą się fale sejsmiczne
nazywamy hipocentrum (ogniskiem trzęsienia). Hipocentrum może znajdować się w
skorupie ziemskiej lub w płaszczu górnym ( do głębokości około 700 km). Miejsce na
powierzchni ziemi położone bezpośrednio nad hipocentrum nazywamy epicentrum. Do
epicentrum fale sejsmiczne docierają najszybciej, a wstrząsy są najsilniejsze.
Rys 1.2 Schemat trzęsienia ziemi
1.2
Rodzaje fal sejsmicznych:
Falą sejsmiczną nazywamy pojedynczą falę wibracji, w jakiej nagromadzona energia
jest uwolniona w trakcie ruchów mas skalnych na linii uskoku. Prędkość rozchodzenia się fal
zależy od rodzaju podłoża i fali. Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje fal sejsmicznych;
poniżej zostały one przedstawione w porządku, w jakim docierają na powierzchnię Ziemi:
Fale przestrzenne (ang. body waves) rozchodzą się od ogniska trzęsień ziemi we
wszystkich kierunkach. Dzielimy je na fale podłużne (P) i fale poprzeczne (S). Drgania
podłużne i poprzeczne biegną z różną prędkością, podłużne są blisko dwa razy szybsze od
poprzecznych. Dzięki tej różnicy fale P i S wychodzące jednocześnie z punktu wzbudzenia
(ogniska) przybywają do danego punktu w różnym czasie, przy czym im dłuższą odbywają
drogę,
tym
większa
jest
różnica
w
czasie
ich
przybycia.
Gdy fale sejsmiczne dotrą do powierzchni ziemi, wzbudzają inny rodzaj drgań zwany falami
powierzchniowymi.
Fale podłużne (ang. primary, compressional, push-pull) – ich ruch polega na zmianie
objętości. Mogą rozprzestrzeniać się zarówno w ciałach stałych, cieczach, jak i w gazach. W
wyniku propagacji tych fal zachodzi proces okresowych zgęszczeń i rozrzedzeń cząsteczek
ośrodka
(stąd
są
zwane
również
falami
dylatacyjnymi
lub
zgęszczeniowo-
rozrzedzeniowymi), a zmiany te odbywają się w kierunku rozchodzenia się fali. Fale
podłużne poruszają się z największą prędkością i zazwyczaj osiągają powierzchnię ziemi
jako pierwsze, dlatego są nazywane primary waves lub w skrócie fale „P".
Fale poprzeczne (ang. secondary, shear, shake) są wynikiem przenoszenia się zmian
postaci (kształtu) cząsteczek ośrodka, a ich ruch odbywa się w kierunku prostopadłym do
kierunku rozchodzenia się drgań. Fale poprzeczne rozchodzą się wyłącznie w ciałach stałych.
Prędkość ich propagacji jest mniejsza niż fal podłużnych, dlatego są nazywane secondary
waves lub po prostu fale „S".
Fale powierzchniowe (ang. surface waves) w przeciwieństwie do fal przestrzennych
rozchodzą się na granicy dwóch ośrodków, a szczególnie na powierzchni ziemi. Składają się
one z dwóch rodzajów drgań – fal Rayleigha i Love'a.
Fale Rayleigha – ich nazwa pochodzi od nazwiska Lorda Rayleigha (John William
Strutt), który w 1885 roku na podstawie obliczeń matematycznych przewidział istnienie tego
typu fal. Fale Rayleigha są typu grawitacyjnego, tzn. drgają tak, jak powierzchnia wody, gdy
rzuci się na nią kamień. Ruch cząstek odbywa się po elipsie pionowej, ustawionej w kierunku
biegu fali. Większość wstrząsów odczuwanych w trakcie trzęsienia ziemi jest wywołana
falami Rayleigha.
Fale Love’a – nazwane tak na część brytyjskiego matematyka A.E.H. Love’a, który
w 1911 roku opracował matematyczny model tego rodzaju fal. Fale Love’a polegają na
drganiach poziomych a prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali. Mimo że
przemieszczają się stosunkowo wolno, są bardzo destruktywne. To właśnie one są
odpowiedzialne za większość zniszczeń na obszarze dotkniętym trzęsieniem ziemi.
2. Wielkość trzęsień ziemi
Wielkość trzęsienia ziemi określa magnituda (ang. – magnitude, wielkość).
Najbardziej znaną, i do niedawna najpowszechniej stososwaną, była opracowana w roku
1935 skala Richtera. Była ona, podobnie jak wiele innych, oparta na pomiarze amplitudy
określonego typu fali sejsmicznej zarejestrowanej przez sejsmograf, np. na podstawie
amplitudy
objętościowej
fali
P
(magnituda
m),
lub
na
podstawie
amplitudy
powierzchniowych fal Love’a (magnituda ML). Skala magnitudy jest skalą logarytmiczną, co
oznacza, że wzrostowi magnitudy o jednostkę odpowiada 10-cio krotny wzrost amplitudy
fali. Amplituda pojedyńczej fali nie odzwierciedla jednak w pełni rzeczywistej wielkości
trzęsienia ziemi. O wiele dokładniej wielkość trzęsienia ziemi można określić na podstawie
momentu sejsmicznego (magnituda Mw lub M), który obliczany jest dla całego obszaru
płaszczyzny rozrywu. Różnice pomiędzy magnitudą m (lub ML) i M mogą być znaczne,
szczególnie dla bardzo dużych dużych trzęsień ziemi. Trzęsienia o magnitudzie M<5 są
zazwyczaj niegroźne, choć mogą być wyraźnie odczute. Trzęsienia o magnitudzie M=6-7
należą do silnych, a trzęsienia o magnitudzie M=7-8 do bardzo silnych, które mogą
spowodować znaczne zniszczenia, szczególnie jeśli towarzyszą im osuwiska, pożary czy fale
tsunami. Katastrofy sejsmiczne o magnitudzie M=9 i większe zdarzają się niezwykle rzadko,
kilka razy na wiek, i powodują zazwyczaj ogromne zniszczenie. Trzęsieni w Kobe należało
do tych silnych, które spowodowały ogromne zniszczenia i śmierć ponad 3 tysięcy ludzi.
3. Niebezpieczeństwo trzęsieni ziemi
Trzęsienia ziemi naprawdę stanowią bezpośrednie zagrożenie dla osoby. Ludzie nie
mogą być wstrząśnięci śmiercią przez trzęsienie ziemi. Niektóre filmy pokazują sceny z
gruntem nagle się otwierają i ludzie wpadają w ogniste wgłębienia, ale to się nie zdarza w
prawdziwym życiu.

Wpływ drgań gruntu
Pierwszym głównym zagrożeniem trzęsieniem ziemi (niebezpieczeństwem) jest efekt
drgania ziemi . Budynki mogą ulec zniszczeniu przez wstrząsanie lub ziemię pod nimi,
osiadając na innym poziomie niż przed trzęsieniem ziemi (osłabienie).
Budynki mogą nawet pogrążyć się w ziemi, jeśli wystąpi skroplenie gleby. Skropliną
jest mieszanie piasku lub gleby i wody gruntowej (podziemia wodna) podczas trzęsienia
umiarkowanego lub silnego trzęsienia ziemi. Kiedy woda i gleba są mieszane, ziemia staje
się bardzo miękka i działa podobnie do piasku. Jeśli w budynku znajduje się skraplanie, może
zacząć się pochylać, przewracać lub zatapiać kilka stóp. Przedsiębiorstwa gruntowe po raz
kolejny po trzęsieniu ziemi przeszły i woda opadła w dół do swojego zwykłego miejsca
głęboko w ziemi. Skroplenie jest zagrożeniem w obszarach, które mają wód podziemnych w
pobliżu powierzchni i piaszczystej ziemi.
Budynki mogą również zostać uszkodzone przez silne fale powierzchniowe, które
powodują, że nawierzchnia i podniesienie ziemi. Wszelkie budynki na ścieżce tych fal
powierzchni mogą opierać się lub przewrócić od całego ruchu. Trzęsienie ziemi może
powodować osuwanie się ziemi, błota i lawiny na stromych wzgórzach lub górach, które
mogą uszkodzić budynki i zranić ludzi.

Pojemność podłoża
Drugim głównym zagrożeniem trzęsieniem ziemi jest przemieszczenie gruntu (ruch
naziemny) wzdłuż winy. Jeśli budowana jest budowa (budynek, droga, itp.). Uszkodzenie
ziemi podczas trzęsienia ziemi może poważnie uszkodzić lub zerwać tę strukturę.

Powódź
Trzecie główne zagrożenie powodzi. Trzęsienie ziemi może pęknąć (przełamać)
zapory lub zalewy wzdłuż rzeki. Woda z rzeki lub zbiornika mogłaby następnie zalać obszar,
niszcząc budynki i może zamiatać lub utonąć.
Tsunamis i seiches mogą powodować wiele szkód. Tsunami to, co większość ludzi
nazywa falą pływową, ale to nie ma nic wspólnego z falami oceanu. Jest to ogromna fala
spowodowana trzęsieniem ziemi pod oceanem. Tsunami mogą być dziesiątkami stóp, gdy
uderzą w brzeg i mogą wyrządzić ogromne szkody na wybrzeżu. Seiches są jak małe
tsunami. Występują one na jeziorach, które są trzęsione trzęsieniem ziemi i są zazwyczaj
tylko kilka stóp wzrostu, ale mogą wciąż zalewać lub wybijać domy, a kończyć na drzewach.

Ogień
Czwartym głównym zagrożeniem trzęsieniem ziemi jest pożar . Te pożary mogą być
uruchamiane przez złamane przewody gazowe i linie energetyczne, lub wyrzucane na drewno
lub piece na węgiel. Mogą być poważnym problemem, zwłaszcza, jeśli linie wodociągowe,
które zasilają hydranty przeciwpożarowe również są zepsute. Na przykład, po wielkim
trzęsieniu ziemi w San Francisco w 1906 r., Miasto paliło się przez trzy dni. Większość
miasta została zniszczona, a 250 000 osób zostało bezdomnych.
Większość zagrożeń dla ludzi pochodzi z konstrukcji stworzonych przez człowieka i
wstrząsów, które otrzymują z trzęsienia ziemi. Prawdziwe niebezpieczeństwa dla ludzi są
rozbijane w zapadającym się budynku, zatapiając się w powodzi spowodowanej uszkodzoną
zaporą lub wałem, pochowani pod osuwiskami lub spaleni w ogniu.
4. Wyzwanie trzęsieni ziemi
Zagadnienia związane z zapobieganiem skutkom trzęsień ziemi są ściśle związane z
inżynierią lądową, a w szczególności z mechaniką konstrukcji. Zapobieganie polega
generalnie na odpowiednim projektowaniu konstrukcji obiektów budowlanych, tak aby były
one zdolne wytrzymać wstrząsy (przyspieszenia) powstałe podczas trzęsień ziemi.
Podstawowe założenia uwzględniane dla zapobieżenia skutkom trzęsień ziemi to:

zrozumienie współdziałania sił przenoszonych wzajemnie pomiędzy obiektem
budowlanym a podłożem w miejscu posadowienia;

przewidywanie potencjalnych skutków trzęsień ziemi w obszarach zurbanizowanych;

zaprojektowanie, wybudowanie oraz utrzymanie konstrukcji w zgodzie z wymaganiami
normowymi odnoszącymi się do oceny szkodliwości drgań przekazywanych przez
podłoże na budynki.
Do najbardziej skutecznych narzędzi inżynierii antysejsmicznej należą technologie -
kontroli wibracji, a w szczególności sejsmiczna izolacja.
Budownictwo antysejsmiczne polega na takim konstruowaniu budowli, aby mogły one
przetrwać skutki trzęsień ziemi bez nadmiernych uszkodzeń konstrukcji nośnej.
Projektowanie takie polega na wykorzystaniu efektu bezwładności masy. Efekt ten można
prześledzić na prostym modelu liniowym złożonym z dużej masy przymocowanej do
miękkiej sprężyny, której drugi koniec poddany jest szybkim drganiom. Masa "nie nadąża"
za tymi drganiami i wykonuje tylko niewielkie ruchy dokoła swojego stanu równowagi. Te
niewielkie ruchy w praktyce powodują tylko uszkodzenia drgającej konstrukcji ale zazwyczaj
nie powodują jej katastrofy.

Budynki niskie i średniowysokie mogą być chronione na trzy różne sposoby:
1. Sztywna konstrukcja budynku wsparta na fundamentach typu rolkowego albo
śpoduszkowego utworzonego z warstw tłumiąco poślizgowych - w czasie trzęsienia
ziemi drgania podłoża przenoszą się na budynek w ograniczonym stopniu; ostatnio
stosowane są budynki "lewitujące" na specjalnych poduszkach powietrznych
umieszczonych pomiędzy dwiema płytami fundamentowymi i uruchamianych przez
system komputerowy, gdy czujniki wykażą przekroczenie dopuszczalnych wartości
drgań.
2. Dolna kondygnacja ma "miękkie" słupy resorujące górne, sztywne kondygnacje; w
czasie trzęsienia ziemi na obu końcach dolnych słupów (tam gdzie występuje największe
zginanie) materiał ulega uplastycznieniu pochłaniając energię drgań i powodując
niewielkie drgania wyższych kondygnacji.
3. Na wszystkich kondygnacjach konstrukcja budynku wyposażona jest w tłumiki, które
zaczynają działać pochłaniając energię i zezwalając na niewielkie ruchy, gdy drgania
budowli przekroczą pewien określony poziom.

Budynki wysokie i bardzo wysokie charakteryzują się stosunkowo wiotką konstrukcją,
która na trzęsienie ziemi odpowiada powstawaniem drgań giętnych jako wspornikowej
całości. Ograniczenie tych drgań wymaga zastosowania dużej dodatkowej masy z
układem tłumiącym, umieszczonej w górnej części budynku w charakterze wahadła.
Przy tym rozwiązaniu ruchem wahadła steruje system komputerowy.
BIBLIOGRAFIA
http://geografia_liceum.republika.pl/sejsmika.html
http://www.geo.mtu.edu/UPSeis/hazards.html
https://pl.wikipedia.org/wiki/Budownictwo_antysejsmiczne
https://pl.wikipedia.org/wiki/Trz%C4%99sienie_ziemi
https://pl.wikipedia.org/wiki/Zapobieganie_skutkom_trz%C4%99sie%C5%84_ziemi
https://www.pgi.gov.pl/ Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
Download

trzęsienie ziemi-niebezpieczeństwo i wzywanie - tdm