Жер сілкінісі деп жер астындағы тау жыныстарының қирауы мен жылжуы нәтижесінде пайда болатын жердің кенет және жылдам сілкінуі және ол жер қыртысында салынған жасанды құрылыстардың қирауы мен бұзылуына әкелетін сейсмикалық толқындарды тудырады. Сейсмикасы жоғары аудандарда салынған бөгеттер мен ірі су қоймалары төменгі ағыстағы өмір мен мүлікке қауіп төндіреді. Бөгет алаңдарына жақын орналасқан белсенді бұзылулар бөгеттің тұрақсыздығынан және іргетас материалдарының әлсіреуінен үйіндінің деструктивті деформацияларын тудыруы анық. Ғалымдар сейсмикалық күштердің әсерінен жер құрылымдарының әрекетін түсіндіру үшін көптеген зерттеулер жүргізді. Жер сілкінісінің бөгеттерге әсері, негізінен бөгеттің түріне байланысты. Жер сілкінісінің әсерінен болған бөгеттің мәселелері бөгет іргетасының беріктігінің жоғалуынан немесе бөгет беткейлерінің шөгуінен пайда болады.
Түйін сөздер: жер сілкінісі, бөгет, топырақты бөгет, топырақты материал, су қоймасы
Землетрясение определяется как внезапное и быстрое сотрясение земли, вызванное разрушением и смещением горных пород под земной поверхностью, и оно создает сейсмические волны, которые могут привести к повреждениям и разрушениям искусственных сооружений, построенных на земной коре. Плотины и крупные водохранилища, сооруженные в районах с высокой сейсмичностью, представляют собой потенциальную опасность для жизни и имущества ниже по течению. Понятно, что активные разломы, расположенные близко к участкам плотин, могут вызывать разрушающие деформации насыпи, обусловленные неустойчивостью плотины и разупрочнением материалов основания. Ученые провели очень много исследований для объяснения поведения земных сооружений под действием сейсмических сил. Воздействие землетрясений на плотины в основном зависит от типа плотин. Заявили, что проблемы безопасности насыпных дамб, подверженных землетрясениям, связаны либо с потерей устойчивости из-за потери прочности насыпи и материалов основания, либо с чрезмерными деформациями, такими как оседание, осадка, растрескивание и обрушение откосов.
Ключевые слова: сейсмостойкость, плотины из грунтовых материалов, плотина, водохранилище
Earthquake is defined as a sudden and rapid shaking of the earth caused by the breaking and shifting of rock beneath the Earth’s surface and it creates seismic waves, which can result in damages and failures on man-made structures constructed on the crust of earth. Dams and large reservoirs constructed on the area with high seismicity, pose a high-risk potential for downstream life and property. It is clear that active faults, which are located close to dam sites, can induce to damaging deformation of the embankment as based on instability of the dam and strength loss of foundation materials. Scientists have realized so many researches for explaining the behavior of earth structures under seismic forces.
Earthquake effects on dams mainly depend on dam types. Stated that safety concerns for embankment dams subjected to earthquakes involve either the loss of stability due to a loss of strength of the embankment and foundation materials or excessive deformations such as slumping, settlement, cracking and planer or rotational slope failures.
Keywords: seismic resistance, dams, earth materials, reservoirs.
Сейсмикалық аумақтар — жер сілкінісі мен басқа да сейсмикалық құбылыстардың әсерінен болатын табиғи немесе техногендік құбылыстарға ұшыраған аумақтар. Табиғи сейсмикалық құбылыстар (жер сілкінісі) жер қыртысының, мантияның және жер шарының өзегіндегі ғаламдық процестердің әсерінен туындайды, олар мыналарды қамтиды: жер қыртысының тектоникалық қозғалысына байланысты болатын тектоникалық процестер; вулкандық — ядродағы, мантиядағы және жер қыртысындағы жанартаулық белсенділікке тәуелді; денудация — карст бұзылыстарымен, таулардың құлауымен, топырақ массивіндегі бомба жарылыстарымен, сондай-ақ жер бетінде және жер астында әртүрлі жұмыстардың жасалуына байланысты динамикамен байланысты. Сонымен қатар, жанартаулық және денудациялық процестердің шығу тегінің жергілікті сипаты бар, ал тектоникалық процестер шығу сипатына байланысты кең аумақтар мен көлемдерді қамтиды.
Гипоцентрлер деп аталатын жер сілкінісінің ошақтары әдетте жер астында 10–700 км тереңдікте орналасады. Жер сілкінісі ошағынан жоғары орналасқан жер (жер сілкінісі көзінің гипоцентрінен тартылған жер бетінің жанама жазықтығына перпендикуляр) эпицентр деп аталады. Гипоцентрден серпімді тербелістер барлық бағытта толқындар түрінде таралады: бойлық (сығу және созылу) және көлденең (қиылысу, бойлық толқындарға перпендикуляр), тау жыныстарында ығысу деформацияларын тудырады. Сонымен қатар көлденең толқындардың жылдамдығы бойлық толқындардың жылдамдығынан 1,7 есе аз. Сонымен қатар, жер бетіндегі толқындар эпицентрден жер бетіне барлық бағытта таралады.
Жасанды су қоймаларын жасау үшін бөгеттер салынады. Бөгеттердің кең тараған түрлерінің бірі топырақты бөгет, оның атауының өзі топырақ бөгет салу үшін негізгі материал ретінде қызмет ететінін көрсетеді. Бөгеттің бұл түрі өте кең таралған, негізінен топырақ қымбат тау-кен технологиясын пайдалануды қажет етпейтін материал болып табылады. Сондай-ақ, топырақ бөгетінің кез келген дерлік климаттық аймақта салынуы мүмкін екендігі маңызды және оның құрылысында биіктік пен ені бойынша шектеулер жоқ.
Жұмыстың қалай жүргізілгеніне байланысты барлық топырақ бөгеттерін бірнеше түрге бөлуге болады. Сонымен, топырақты құрғақ толтырумен, суға толтырумен, материалды механикалық нығыздаумен, аллювийлі бөгеттермен және бағытталған жарылыстармен жасалған құрылымдар бар. Тағы бір түрі ағып кетуді болдырмайтын құрылғылардың конструкциясына және бөгет корпусының өзіне байланысты.
Қазіргі уақытта жер бөгеттерін, соның ішінде өте биік бөгеттерді салуда үлкен тәжірибе жинақталған. Бұл бөгеттер статикалық жұмыс жағдайында да, сейсмикалық әсерде де жоғары сенімділік пен тұрақтылықпен сипатталады, бұл оларды сейсмикалық белсенділігі жоғары аймақтарда пайдалану үшін қолайлы етеді. Бұл ретте сейсмикалық әсерге бөгеттерді есептеу кезінде әділеттілік кеңістігін есепке алу мәселесі іс жүзінде ашық күйінде қалып отыр. Бөгеттер көбінесе тар көлденең қималарда салынады (көлденең қима коэффициенті<3,0-ге дейін) және статикалық және динамикалық (сейсмикалық) әсерлер кезіндегі кеңістікті ескере отырып, құрылымның жұмысына айтарлықтай әсер етуі мүмкін: статикалық жұмысты зерттеу. бөгеттер кеңістіктік әсері тіпті кең учаскелерде де айтарлықтай көрінетінін көрсетеді (gpo>3,0). Соңғы жылдары жердегі қабырғаны тұрғызуға арналған жаңа өндірістік жабдықтардың пайда болуына байланысты су өткізбейтін құрылғының бұл түрі гидротехникалық құрылыста салыстырмалы түрде жиі қолданыла бастады.
Бөгеттердің жер сілкінісіне төзімді жобасы басқа инженерлік құрылыстардың жобасынан көп жағынан ерекшеленеді. Су қоймасының сыртқы күші жер сілкінісі кезінде ғана сақталып қоймайды, сонымен қатар гидродинамикалық әсерінен ұлғаяды. Кәдімгі инженерлік құрылымдарда бізді құрылымның жергілікті зақымдануын болдырмау қызықтырады. Бөгеттерде тоқырау суы қосымша қауіп төндіреді. Кез келген бөгеттің бұзылуы үлкен зардаптарға әкеледі, өйткені босатылған сулар жолындағы барлық нәрсені алып кетеді.
М. С. Хиндерлейдер, Колорадо штатының мемлекеттік инженері, бөгеттерді қоғамдық бақылау жөніндегі ASCE симпозиумында сөйлеген сөзінде: «Мүмкін, ірі су қоймаларын толтыруға арналған объектілерді жобалау, салу немесе қадағалауға қарағанда қызметтің басқа ешбір саласында қоғам алдындағы жауапкершілік осы саладағыдай жоғары және талапшыл болмауы мүмкін. Сондықтан мұндай міндеттер жүктелген адамдар сақтықпен әрекет етіп, жоғары консерватизмді басшылыққа алып, сонымен бірге өз жауапкершілігін жоғары сезінгені жақсы. Бөгеттің жобасы әдетте көптеген ойларға негізделеді, олардың сейсмикалық төзімділігі солардың бірі ғана. Экономикалық және гидрологиялық көзқарастар су қоймасының көлемін анықтайды. Геологиялық және топографиялық ойлар бөгеттің қолайлы орналасуын, яғни биіктігін анықтайды. Белгілі бір учаске үшін жоғарыда айтылғандарды қайта қарау физикалық талаптарды қанағаттандыратын бөгеттердің бірнеше негізгі түрлерін қарастыруға мүмкіндік береді. Бірақ бір түрі учаскеге тиімді болып, анализ жасауға таңдалады. Инженер жер сілкінісінің бөгетке әсерін алғаш рет қарастыра бастағанда, оның орналасқан жері жақын маңдағы бір немесе бірнеше учаскеге дейін тарылды және бір немесе екі дан түрі белсенді түрде қарастырылады.
Бөгеттер ең үлкен инженерлік құрылымдардың бірі болып табылады, бірақ олардың көлеміне қарамастан, олар толтыратын резервуардың өлшемімен салыстырғанда өте кішкентай.
Топырақ материалдарынан жасалған бөгеттердің сейсмикалық төзімділігіне келесі конструктивтік ерекшеліктер әсер етеді. Бұл ерекшеліктер, ең алдымен, топырақ материалдарынан, бетоннан, темірбетоннан немесе асфальтбетоннан жасалған өзек немесе экран болуы мүмкін өткізбейтін элементтің дизайнын қамтиды. Бұл ерекшеліктерге, ең алдымен, топырақ материалдарынан жасалған өзек немесе экран, бетон, темірбетон немесе асфальтбетон экраны, бетон, темірбетон, асфальтбетонды диафрагма болуы мүмкін өткізбейтін элементтің конструкциясы жатады. Сонымен қатар, топырақ материалдарынан жасалған бөгеттердің сейсмикалық төзімділігіне тау жыныстарын толтыру түрінде немесе бетон немесе темірбетон плиталарын қолдану арқылы жасалуы мүмкін жоғарғы еңіс тіреуішінің конструкциясы айтарлықтай әсер етеді. Әдетте пластикалық саздақтар мен топырақ қоспаларынан жасалған өзектер мен экрандар қатты бетон өзектерге, экрандарға немесе диафрагмаларға қарағанда сейсмикалық төзімдірек деп саналады.
Әдебиет:
- Абарин A. M. Влияние динамического воздействия на грунтовую плотину. Плоская и пространственная задачи. Сборник работ молодых ученых факультета ГСС МГСУ, № 1,1999
- Абарин A. M. Формы собственных колебаний грунтовой плотины. Плоская и пространственная задачи. Сборник работ молодых ученых факультета ГСС МГСУ, № 1, 1999
- Белгородская Г. Н. Расчет плотин из местных материалов на сейсмические воздействия с учетом упруго-пластических деформаций Сб. «Сейсмостойкость плотин, вып. 1, «Дониш», Душанбе, 1969.
- Белгородская Г. Н., Селизнев Г. С. Оценка сейсмостойкости грунтовых плотин по предельным деформациям. Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, Л., 1988
- Белостоцкий A. M. Программный комплекс СТАДИО для линейных и нелинейных статических и динамических расчетов пространственных комбинированных систем. Опыт разработки и эксплуатации и перспективы развития. Сб. научных трудов МГСУ, М., 1998
- Беляков A. A. Пространственная работа грунтовой плотины в широком створе. «Гидротехническое строительство» № 12, 1988
- Беляков A. A. Расчеты пространственного напряженно-деформируемого состояния каменно-земляной Рогунской плотины. Научно-техническое совещание Гидропроекта. М., 1982.
- Беляков A. A., Солдатов. П.В., Хуньба К. Х. Пространственная работа ка-менно-земляных плотин с учетом фактора времени. Сб. «Научно-технический прогресс в гидротехническом строительстве». Тбилиси, 1988.
- Волохова М. Н. Влияние величины коэффициента затухания сейсмических колебаний на результаты расчетов плотин из местных материалов. Труды ин-та ВОДГЕО, вып. 38, М., 1972
- Волохова М. Н. О коэффициенте затухания колебаний при расчете плотин из местных материалов на сейсмические воздействия. Труды ин-та ВО-ДГЕО, вып. 30, М., 1971
- Вялов С. С. Реологические основы механики грунтов. «Высшая школа», М., 1978
- Гольдин А. Л., Рассказов Л. Н. Проектирование грунтовых плотин -«Энергоатомиздат», М.Д987
- Грановский М. Б. Определение расчетных характеристик крупнообломочных грунтов по результатам циклических испытаний. Сб. Научных трудов Гидропроекта, М., 1987, вып. 124
