|
Реферат: Землетрясения (Геодезия)
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
"В 5 часов 20 минут земля вздрогнула; ее первая судорога длилась почти
десять секунд: треск и скрип оконных рам, дверных колод, звон стекол,
грохот падающих лестниц разбудили спящих: люди вскочили, ощущая всем телом
эти подземные толчки... Качались стены, срываясь, падали полки, посуда,
картины, зеркала, изгибался пол, мебель тряслась, двигаясь по комнате,
опрокидывались шкафы, подпрыгивали столы... Как бумажный, разрывался
потолок, сыпалась штукатурка...В темноте все качалось, падало, с треском
проваливаясь в какие-то вдруг открывшиеся пропасти... Земля глухо гудела,
стонала, горбилась под ногами и волновалась, образуя глубокие трещины...
Вздрогнув и пошатываясь, здания наклонялись, по их белым стенам, как
молнии, змеились трещины, и стены рассыпались, заваливая узкие улицы и
людей среди них тяжелыми грудами острых кусков камня...
Все море качается, как огромная чаша, готовая опрокинуться на остатки
города... Кажется, что вот сейчас вся смятенная масса его выплеснется на
землю до последней волны и капли...
Поднялась к небу волна высотой неизмеримой, закрыла грудью половину
неба и, качая белым хребтом, согнулась, переломилась, упала на берег и
страшной тяжестью своей покрыла трупы, здания, обломки, раздавила, задушила
живых и, не удержавшись на берегу, хлынула назад, увлекая с собой все
схваченное".
Так Алексей Максимович Горький описывал события, происшедшие в
итальянском городе Мессине 28 декабря 1908 г.
Что же было причиной этой катастрофы?
Представьте себе стол, на котором построена игрушечная страна, насыпаны
песчаные горы, вместо озера в песок врыта сковорода с водой; у подножия
горы сложен целый город из кубиков. Как можно сразу разрушить все это
сооружение? Для этого достаточно сильно ударить по столу - и в несколько
секунд игрушечной страны не станет. Она разрушится, если нанести удар не
сверху, а снизу, даже не прикасаясь ни к одной из игрушечных построек.
Значит, главной причиной "катастрофы" будет вызванное ударом сотрясение
стола.
Точно так же встряхнуть и разрушить настоящие здания в большом городе,
расплескать озера и реки, рассечь поверхность огромными трещинами могут
только сильные толчки и сотрясения самой Земли.
ЧТО ПРОИСХОДИТ ПРИ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ
Землетрясение начинается с разрыва и перемещения горных пород в каком-
нибудь месте в глубине Земли. Это место называется очагом землетрясения или
гипоцентром. Глубина его обычно бывает не больше 30 км, но в отдельных
случаях доходит и до 700 км. Иногда очаг землетрясения может быть и у
поверхности земли. Если землетрясение сильное, то в таких случаях мосты,
дороги, дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными.
Участок земли, в пределах которого на поверхности, над очагом, сила
подземных толчков достигает наибольшей величины, называется эпицентром.
В одних случаях пласты земли по сторонам разлома надвигаются друг на
друга. В других - земля по одну сторону разлома опускается, а по другую -
поднимается, образуя сбросы. В местах, где сбросы пересекают речные русла,
появляются водопады. Своды подземных пещер растрескиваются и обрушиваются.
Бывает, что после землетрясения большие участки земли опускаются и
заливаются водой. Подземные толчки вызывают на горных склонах обвалы и
оползни. В 1906 г. в Калифорнии во время землетрясения на поверхности
образовалась глубокая трещина. Она протянулась на 450 км. Вдоль нее
произошли горизонтальные смещения. Около трещины дороги сместились на
расстояние до 7 м. Во время Гобийского землетрясения (Монголия) 4 декабря
1957 г. возникли трещины общей протяженностью 250 км. Вдоль них возникли
уступы до 12 м высотой.
Понятно, что резкое перемещение больших масс земли в очаге
землетрясения должно сопровождаться ударом колоссальной силы. Удар вызывает
сотрясение слоев горных пород вокруг очага, распространяющееся в виде волн
так же, как расходятся волны от брошенного в воду камня. От очень сильных
сотрясений поверхность земли может изгибаться, растрескиваться,
вспучиваться. Большие разрушения от землетрясений обычно происходят в
рыхлых и неустойчивых горных породах, на крутых склонах.
Постройки при сильных подземных толчках разрушаются за несколько
секунд. Катастрофические землетрясения бывают в виде двух-трех коротких
сильных толчков. Только слабые, уже неопасные повторные толчки еще долго
тревожат перепуганных жителей. Конечно, чем дальше от эпицентра, тем слабее
сотрясение почвы. На, больших расстояниях они вообще незаметны.
За год люди ощущают около 10 тыс. землетрясений. Из них примерно 100
бывают разрушительными. Современные точные приборы фиксируют ежегодно более
100 тыс. землетрясений на нашей планете.
Нередко очаг землетрясения скрывается под морским дном, и на море
возникают огромные волны - цунами. Так, во время Лиссабонского
землетрясения в 1755 г. на берег Португалии обрушилась волна высотой в 12
м, а сильное волнение наблюдалось даже у берегов Южной Америки, по другую
сторону Атлантического океана.
В ночь с 4 на 5 ноября 1952 г. у берегов Камчатки от сильного
землетрясения также образовались большие морские волны высотой 7 - 8 м.
От Чилийского землетрясения 22 мая 1960 г. тоже возникли огромные
морские волны.
На протяжении более суток они распространились через Тихий океан и
достигли противоположных его берегов. В Японии высота волн достигала 10 м.
Прибрежная полоса была затоплена. Большинство же подземных толчков очень
слабы, и о них знают лишь сейсмологи - ученые, специально изучающие
сотрясения Земли. Катастрофы вроде Мессинской, Калифорнийской или Чилийской
случаются довольно редко. Летом 1964 г. произошло сильное землетрясение в
Японии.
Силу землетрясений определяют баллами. Ученые составили специальную
таблицу для определения силы землетрясений в баллах.
|Сила в |Характеристика землетрясения |
|баллах | |
|1 |Не ощущается. Отмечается только специальными приборами |
|2 |Очень слабое. Ощущается только очень чуткими домашними животными и |
| |некоторыми людьми в верхних этажах зданий |
|3 |Слабое. Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от|
| |грузовика |
|4 |Умеренное. Слышен скрип половиц, балок, звон посуды, дрожание |
| |мебели. Внутри здания сотрясение ощущается большинством людей |
|5 |Довольно сильное. В комнатах чувствуются толчки, как от падения |
| |тяжелых вещей. Хлопают двери. Лопаются оконные стекла, качаются |
| |люстры и мебель, останавливаются стенные часы, качаются тонкие |
| |ветки деревьев. Ощущается многими людьми и вне зданий |
|6 |Сильное. Качается тяжелая мебель, бьется посуда, падают с полки |
| |книги, иногда трескается штукатурка. Разрушаются только очень |
| |ветхие здания. Ощущается всеми людьми |
|7 |Очень сильное. Разрушаются плохо построенные и ветхие дома. В |
| |крепких зданиях появляются небольшие трещины, осыпается штукатурка.|
| |Изменяется уровень воды в колодцах. В реках и озерах мутнеет вода. |
| |Иногда наблюдаются оползни и осыпи |
|8 |Разрушительное. Деревья сильно раскачиваются, иногда ломаются. |
| |Разваливаются прочные каменные ограды, падают фабричные трубы. |
| |Разрушаются многие креп- кие здания. На почве появляются трещины |
|9 |Опустошительное. Дома разрушаются. Появляются значительные трещины |
| |в почве |
|10 |Уничтожающее. Разрушаются хорошо построенные деревянные дома и |
| |мосты, крепкие здания и даже фундаменты. Разрываются водопроводные |
| |и канализационные трубы. Повреждаются насыпи, плотины и дамбы. |
| |Возникают оползни и обвалы, трещины и изгибы в почве. Из рек и озер|
| |выплескивается вода |
|11 |Катастрофа. Почти все каменные по- стройки разваливаются. |
| |Разрушаются дороги, плотины, насыпи, мосты. Образуются широкие |
| |трещины со сдвигами |
|12 |Сильная катастрофа. Разрушаются все сооружения. Отдельные предметы |
| |подбрасываются при толчках. Преображается вся местность. Изменяются|
| |русла рек. Образуются водопады. На поверхности грунта видны |
| |земляные волны |
ГДЕ И ПОЧЕМУ БЫВАЮТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Многие из вас, наверное, уже подумали: "А не может ли случиться сильное
землетрясение там, где я живу?"
Ученые составили специальную карту, на которой показано, какой силы
землетрясения бывают и могут быть в разных районах нашей страны. Большей
части Российской Федерации разрушительные землетрясения не угрожают. Они
происходят главным образом в горных районах: в Карпатах, в Крыму, на
Кавказе и в Закавказье, в горах Памира, Копет-Дага, Тянь-Шаня, Западной и
Восточной Сибири, Прибайкалье, на Камчатке и Курильских о-вах и даже в
Арктике. Объясняется это тем, что в таких местах земная кора подвижна и
неустойчива. Это области "молодых" горных сооружений. Здесь у земной коры
поднятия сменяются опусканиями на сравнительно небольших участках.
Землетрясения связаны с процессами горообразования и возникают при
непрерывном поднятии и образовании сбросов, сдвигов и других разрывов
земной коры. Такие землетрясения называются тектоническими. К ним относится
большая часть землетрясений.
Бывают еще и вулканические землетрясения. Лава и раскаленные газы,
бурлящие в недрах вулканов, могут толкать и давить на верхние слои земли,
как пары кипящей воды на крышку чайника. Они довольно слабы, но
продолжаются долго, иногда недели и даже месяцы. Иногда они возникают до
извержений вулканов и служат предвестниками надвигающейся катастрофы.
Сотрясения земли могут быть также вызваны обвалами и большими
оползнями. Так возникают местные обвальные землетрясения.
КАК ИЗУЧАЮТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Примерно через двадцать минут после сильного землетрясения о нем могут
узнать сейсмологи всего земного шара. Для этого не нужно ни радио, ни
телеграфа. Землетрясение само сообщает о себе.
Как это происходит? При землетрясении перемещаются, колеблются частицы
горных пород. Они толкают соседние частицы, которые передают толчок еще
дальше в виде упругой волны.
Таким образом, сотрясение как бы передается по цепочке и расходится в
виде упругих волн во все стороны; постепенно, по мере удаления от очага
землетрясения, волна ослабевает.
Представление о таких упругих волнах может дать грузовик, когда он идет
по неровной улице. Упругие волны вызывают сотрясение ближайших домов.
Известно, например, что упругие волны передаются по рельсам далеко вперед
от мчащегося поезда, наполняя рельсы ровным, чуть слышным гулом.
Упругие волны, возникающие при землетрясении, называются сейсмическими.
Самые быстрые из них распространяются в поверхностных слоях Земли со
скоростью от 5 до 8 км/сек, а внутри Земли - до 13 км/сек.
ЗАПИСЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ
Когда вы стоите в автобусе, то при рывке машины с места падаете назад,
а при резком торможении - вперед. Почему это происходит? Когда автобус
резко трогается, ваше тело стремится сохранить состояние покоя. Ноги,
опирающиеся на пол автобуса, "выезжают" из-под вас, и вы падаете назад.
Свойство сохранять первоначальное состояние покоя или равномерного движения
называется инерцией. Это же свойство инерции используется и в особом
приборе - сейсмографе, отмечающем землетрясения. Главная часть сейсмографа
- маятник - представляет собой груз, подвешенный как в маятнике стенных
часов или на пружине, как у безмена. Когда почва колеблется, груз маятника
сейсмографа отстает от ее движения. Если к грузу маятника прикрепить иглу и
к ней прижать закопченное стекло так, чтобы игла лишь соприкасалась с его
поверхностью, получится наиболее простой сейсмограф, которым пользовались
раньше. Почва, а вместе с ней и стеклянная пластинка колеблются, груз
маятника и игла остаются неподвижными, а игла чертит на закопченной
поверхности кривую колебания Земли.
Если вместо иглы к грузу маятника прикрепить зеркало и направить на
него луч света, то отраженный луч - "зайчик" - будет воспроизводить
колебания почвы в увеличенном виде. Такой "зайчик" направляют на равномерно
движущуюся ленту фотобумаги; после проявления на этой ленте можно видеть
записанные колебания - кривую колебаний Земли во времени.
Замечательное достижение науки - электрический сейсмограф для записи
малейших колебаний почвы. Его изобрел академик Б. Б. Голицын. Этот прибор
регистрирует землетрясения, происходящие на расстоянии до 20 тыс. км. Так,
например, сейсмографы Голицына, установленные на сейсмической станции
"Москва", отмечают колебания от землетрясений, происходящих в таких
отдаленных местах, как Южная Америка или Антарктида.
Если очаг землетрясения находится в предгорьях Памира на расстоянии
около 3 тыс. км от Москвы, то через несколько минут после начала
землетрясения упругие волны дойдут до Москвы.
Запись сотрясений почвы называется сейсмограммой. Академик Б. Б.
Голицын изобрел способ, как по сейсмограмме даже одной станции узнать, где
происходило землетрясение.
На сейсмических станциях приборы работают день и ночь, следя за
сейсмическими волнами - вестниками далеких и близких подземных толчков. В
Российской Федерации имеется около ста хорошо оборудованных сейсмических
станций. На них установлена точная аппаратура, разработанная нашими
учеными. В приборах применяется автоматика, а ряд расчетов при обработке
наблюдений выполняется на электронно-счетных машинах.
Сейсмические волны проходят внутри земного шара в тех местах, которые
недоступны наблюдению. Все, что они встречают на пути, так или иначе их
изменяет. Скорость распространения упругих волн зависит от плотности и
твердости пород внутри Земли.
Расшифровать сейсмограмму, прочитать рассказы сейсмических волн о том,
что они встретили в глубине Земли - сложная, но увлекательная задача.
МОЖНО ЛИ ОСЛАБИТЬ ВРЕДНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИИ
Катастрофические землетрясения надолго остаются в памяти людей как
страшное, непоправимое несчастье.
При индийском землетрясении 1897 г. были разрушены все каменные дома
на площади, почти втрое превышающей территорию Крыма. Во время грандиозного
землетрясения в Японии в 1923 г. погибло свыше 90 тыс. человек.
В мае 1960 г. на Тихоокеанском побережье Южной Америки, в Чили,
произошло несколько очень сильных и много слабых землетрясений. Самое
сильное из них, в 11 - 12 баллов, наблюдалось 22 мая. При этом было
израсходовано колоссальное количество энергии в течение 1 - 10 секунд.
Такой запас энергии могла бы выработать, например, Днепрогэс на протяжении
нескольких десятков лет!
Землетрясение произвело тяжелые разрушения на большой территории.
Пострадало более половины провинций Чили, погибло не менее 10 тыс. человек
и более 2 млн. осталось без крова. Разрушения охватили Тихоокеанское
побережье на протяжении более 1000 км. Были разрушены крупные города
Вальдивия, Пуэрто-Монто и др. Произошли многочисленные оползни и обвалы в
горах. В результате чилийских землетрясений начали действовать четырнадцать
вулканов.
Ликвидировать последствия уже случившегося несчастья необходимо, но
этого еще недостаточно.
В местностях, которым угрожают землетрясения, нужно строить особенно
прочные здания. Землетрясение - строгий экзаменатор. Оно проверит, хорошо
ли построены дома и какой вид зданий устойчивее.
Изучая последствия землетрясений, инженеры Японии, США и нашей страны
придумали много способов сооружать особенно устойчивые здания, которые
могут выдерживать довольно сильные подземные толчки.
Не менее важно научиться предсказывать землетрясения. Это трудно,
потому что они зарождаются в не доступных глубинах Земли и силы, вызывающие
их, накапливаются очень медленно. Несмотря на это, несомненно, в будущем
ученые научатся предсказывать время наступления землетрясения. Ведь,
например, струна перед разрывом потрескивает и звучит.
Подобные явления происходят, и в земной коре перед землетрясением. Если
сильное землетрясение происходит в океане, то сейсмические волны от него
приходят к берегу очень быстро, гораздо быстрее обычных морских волн.
Сейсмические станции в таких случаях заранее оповещают население берегов о
возможности появления опасных морских волн (цунами).
Реферат на тему: Измерение горизонтальных и вертикальных углов
Измерение горизонтальных углов.
При измерении горизонтальных углов применяют способы круговых приёмов или
повторений. Теодолит устанавливают в вершине угла и приводят его в рабочее
положение. Направление сторон угла, если измерения выполняются на дневной
поверхности, обозначаются вехами. В подземных условиях стороны обозначаются
отвесами или специальными сигналами.
Установка теодолита в рабочее положение состоит из двух операций :
центрирование и горизонтирование.
Центрирование заключается в размещении вертикальной оси теодолита над
вершиной угла (точкой) и осуществляется при помощи отвеса. Теодолит
устанавливают над точкой так, чтобы верхняя плоскость головки штатива была
горизонтальна, остриё отвеса проектировалось на точку. Современные
теодолиты оснащены оптическими центрирами, которые облегчают центрирование,
особенно при сильном ветре, и повышают точность.
Горизонтирование же заключается в приведении вертикальной оси
теодолита в отвесное положение. Для этого устанавливают уровень при алидаде
горизонтального круга по направлению 2-х подъемных винтов и , вращая их
выводят пузырёк уровня на середину; открепив алидаду, устанавливают уровень
по направлению 3-го винта и вращением последнего снова выводят пузырёк на
середину.
Способ приёмов. При неподвижном лимбе вращения алидады визируют на
заднюю точку А (см. рис. 1). Вначале по оптическому визиру зрительную трубу
наводят от руки, пока визируемая цель не попадёт в поле зрения. Затем
закрепляют винты алидады и зрительной трубы, и отфокусировав трубу по
предмету, выполняют визирование с помощью наводящих винтов и алидады и
трубы горизонтального круга. Затем берут отсчёт a по горизонтальному кругу
и записывают его в журнал измерений(табл. 1)
Открепив алидаду, визируют на переднюю точку С и берут отсчёт b. Тогда
значение правого на ходу угла (, определяется как разность отсчетов на
заднюю и переднюю точку:
(кл=a-b Все эти действия составляют один полуприём. Затем сбивают алидаду
на 90О и поворачивают на туже точку. Вычисляют значение ((кп
Два полуприёма составляют один полный приём. Расхождения результатов
не должно превышать двойной точности отстчётного устройства теодолита, т.е.
(кл((кп(2t
Для теодолитов Т15 , 2Т30расхождение не превышает 0,7 мин. Или 1,5 мин для
теодолитов Т30.За окончательный результат принимают среднее значение угла.
[pic]
Таблица 1. Журнал измерения горизонтальных углов способом приёмов.
|Точки |Круг |Отсчёт по |Угол |Средний |
| | |гор. кругу | |угол |
|стояния |Визирования. | | | | |
|А |3 |КЛ |278О 20’ |33О 21’ | |
| |7 |КЛ |244О 59’ | |3’ |
|А |3 |КП |43О38’ |33О 24’ | |
| |7 |КП |10О 14’ | | |
Измерение и вычисление левого по ходу горизонтального угла(см. рис.
1), производится по аналогично последовательности (таб. 1), с той лишь
разницей, что левый по ходу угол в каждом полуприёме рассчитывается как
разность отсчётов на переднюю и заднюю точки.
Измерение вертикальных углов.
В теодолитах для измерения углов наклона – вертикальных углов, между
направлениями визирной оси зрительной трубы и горизонтальной плоскостью-
используется угломерный круг, жёсткой укреплённый на оси вращения
зрительной трубы. На внешней части угломерного круга нанесены деления
лимба, оцифровка которых отличается в различных моделях теодолита.
Зрительная труба переворачивается через зенит. В связи с этим
вертикальный круг может оказаться справа от неё, это положение называется
круг право (КП), и слева (КЛ).
Главное условие, которое должно соблюдаться в вертикальном круге,
заключается в том, чтобы при совмещении нуля верньера с нулевыми шкалами
вертикального круга визирная ось зрительной трубы ZZ была параллельно оси
цилиндрического уровня LL. При соблюдении этого условия отсчёт по лимбу
вертикального круга даёт непосредственное значение угла наклона
вертикальной оси зрительной трубы. Если же ось уровня не || нулевому
диаметру алидады, то при горизонтальном положении визирной оси, зрительной
трубы и оси уровня нуль лимба не совпадает с нулём верньера, т.е. отсчёт по
вертикальному кругу не равен нулю.
Отсчёт по вертикальному кругу, соответствующий горизонтальному
положению визирной оси зрительной трубы, когда пузырёк уровня выведен на
середину, принято называть местом нуля, обозначается МО. Для определения
значения МО визируем зрительную трубу при КП и КЛ на одну и ту же точку, и
берут отсчёты по вертикальному кругу при каждом наведении трубы.
1. Для теодолитов с круговой оцифровкой вертикального круга против
часовой стрелки (Т30) значения МО и углов наклона могут быть
рассчитаны по формулам:
[pic]
При вычислении надо руководствоваться правилом: к величинам КП,КЛ и МО ,
меньшим 90О , необходимо прибавлять 360О.
2. При секторной оцифровке лимба вертикального круга от нуля в обе
стороны – по ходу и против хода часовой стрелки, т.е. для теодолитов
2Т30,Т15 ,2Е5 и др.
Вычисления МО и углов наклона можно выполнять по формулам.
[pic]
При этом 360О добавлять не нужно.
Правильность измерений вертикальных углов на станции контролируется
постоянством МО, колебания которые в процессе измерений не должны превышать
двойной точности отсчётного устройства. Все отсчёты заносятся в журнал
измерений.
Таблица
Теодолит Т30
|Точки |Положение |Отсчёты по |Место нуля|Угол |
| |вертикальног|вертикальном|МО |наклона ( |
| |о круга |у кругу | | |
|стояния |Визирования| | | | |
|В |А |КЛ |4О 32’ |0О 00’ 5’’|+4О 31’ |
| | |КП |175 О 29’ | |5’’ |
| |С |КЛ |353О 43’ |0О 01’6’’ |-6О |
| | |КП |186О 19’ | |18’00’’ |
| |
