Земная литосфера (кора) представляет собой упавший и потрескавшийся глиняный шар, с влажной сердцевиной. Куски Земной поверхности (тектонические плиты) имеют разный размер: крупные, средние и мелкие.
Под воздействием сил вращения и инерцией покоя жидкой составляющей внутренней части Земли, литосфера находится в постоянном движении. При этом тектонические плиты давят друг на друга, заставляя смещаться отдельные плиты.
Это смещение может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Если при горизонтальном смещении одна плита уходит под другую плиту, то это зона субдукции. Движение плит и трение их друг о друга вызывает землетрясения на их поверхности.
Сила землетрясения зависит от напряжения, вызванного силами трения между плитами. При низком коэффициенте трения, возникают слабые землетрясения, при высоком коэффициенте - сильные. Больше всего в этой давке достается малым плитам. Об этом говорит и статистика землетрясений.
Если рассмотреть район Израиля, то здесь сосредоточены две крупные плиты (Африканская и Евразийская), средняя - Аравийская и малая - Анатолийская. Больше всего трясет Анатолийскую плиту, на которой находится Турция. Эту ситуацию можно сравнить с переполненным автобусом. Больше всего на поворотах и скачках достается маленьким людям.
Ставится вопрос: можно ли снизить силу землетрясения, защитится от него или все это неизбежность от нас независящая.
Землетрясение сопровождается тремя основными факторами: инфразвук, вертикальная динамическая волна и как следствие этой волны - горизонтальная волна. Две первые волны не представляют реальной опасности. Главные разрушения приносит третья волна.
Инфразвук, распространяясь с большой скоростью, вызывает панический страх у животных, которые его слышат. Человек же этот звук не слышит. Следом проходит вертикальная волна.
Эта волна может поднять или опустит стоящие в этом месте дома, но этот подъем или опускание грунта (зависит, откуда пришла волна: снизу или сверху) порождает самую разрушительную, горизонтальную волну.
Если бросить камень в воду, то вода вначале прогнется, а затем выпучится, обозначив тем самым амплитуду горизонтальной волны. При взрыве под водой - вначале вспучивание, а затем провал. Эластичная среда воды легко повторяет силовой контур горизонтальной волны.
Другое дело твердая земля.
Волна пытается воспроизвести свой контур, но земля не поддается, ломается, вздыбливается и разрушает стоящие на ней разные объекты.
Проведем следующий опыт. Вплотную к стене поставим стол, шириной 1м. На него положим лист микропористой резины. Сверху, торцом к стене, положим доску толщиной 3см., шириной 20см. и длиной 1м. 20см.Сверху кладем такую же доску, отступив 50см. от стены. На неё ставим груз 80кг. таким образом, чтобы создать давление на обе доски.
К торцу верхней доски приставляем тарированную пружину, сжатие которой на каждый сантиметр соответствует нагрузке в 10кг. Начинаем поджимать пружину. Сжавшись на 10см. пружина резко сдвинет верхнюю доску относительно нижней доски, преодолев трение между ними, на 10см.
Этот опыт имитирует зону субдукции , а смещение на 10см.-силу землетрясения в 10 балов. Микропорка же имитирует податливую среду - магму. Повторим опыт. При сжатии пружины на 3 см. ударим молотком по нижней доске, перед нагруженной верхней доской. Образовавшаяся упругая волна в виде синусоиды снизит трение между досками наполовину, при этом верхняя доска сдвинется на 3см,что соответствует землетрясению в 3 бала.
Все эти цифры условные и служат для демонстрации опыта. Для снижения возникающего напряжения между сдвигающимися тектоническими плитами в реальных условиях достаточно будет взорвать, даже на небольшой глубине, заряд, мощность которого можно определить опытным путем. Главное, чтобы сотрясти неподвижную плиту.
Это можно определить при помощи реперов и системы GPS. Такая практика используется при лавинной опасности в горах. Обстрел снарядом небольшой мощности лавиноопасного участка приводит к сходу небольших лавин и предотвращает угрозу схода больших лавин.
Иногда землетрясения могут произойти и неожиданно, не смотря на то, что была проведена профилактика по вышеуказанной методике. Для того, чтобы защитить населенные пункты и другие объекты, в этом случае, можно использовать пассивную защиту.
В чем она состоит? Вокруг города, на свободном участке, не мешая никому, прорыть траншеи, шириной около 0,5м и глубиной перекрывающей глубину залегания фундаментов зданий города. Для этого существует множество модификаций траншейных машин, а так же щелевые грейферные экскаваторы и другая техника.
Если траншея попадает на плывун (грунт пропитанный водой), то она заполняется жидкой глиной до уровня грунтовых вод. В остальных случаях, в сухую часть траншеи опускаются мешки из полиэтилена или другого материала до дна.
Мешки заполняются протравленной от гниения соломенной крошкой или стружкой и запаиваются для предотвращения проникновения вовнутрь влаги. Сверху траншея засыпается. Мешки и глина предохраняют стенки траншеи от осыпания.
Проведем следующий опыт. Подвесим на нитках 10 стальных шаров плотно друг к другу. Приподняв, и бросив первый шар, мы увидим, что весь ряд шаров останется в покое, а последний - подпрыгнет. Вернувшись, он ударит по ряду, вызвав прыжок первого шара. И так до полного затухания прыжков.
Теперь между шарами поставим тонкую поролоновую пластину и повторим опыт. Мы увидим, что после падения первого шарика, последний шар не подпрыгнет. Энергию удара поглотит поролоновая пластинка. То же самое произойдет и с компенсирующей траншеей.
Разрушительная горизонтальная волна дальше неё не пойдет, тем самым предотвратит и разрушения зданий в городе и гибель людей.
Михаил Зосименко.
