¿Qué tipo de ondas sísmicas son las más destructivas?

Las ondas sísmicas se producen bajo tierra y se propagan a través de la vibración elástica de las rocas y las partículas del suelo. Las ondas sísmicas locales viajan cerca del suelo. Cuando los objetos afectados por los terremotos tienen espacio para expandirse, se forma un movimiento grupal, lo que hace que los estratos poco profundos se distorsionen y deformen, y que los objetos en el suelo se distorsionen y deformen en tres dimensiones. Los sismómetros sólo registran la intensidad y los cambios periódicos en el movimiento del grupo de objetos donde se encuentra el sismómetro. Ni las trayectorias distorsionadas tridimensionales de los movimientos grupales ni las ondas sísmicas reales pueden medirse, lo que lleva a teorías erróneas. Se cree que los terremotos primero saltan hacia arriba y hacia abajo (causados ​​por ondas longitudinales) y luego oscilan horizontalmente en una dirección (causados ​​por ondas transversales). En base a esto, se llevan a cabo experimentos de simulación de terremotos y estudios teóricos utilizando mesas vibratorias, lo cual es lo contrario. a la situación real.

Antes no podíamos medir directamente la trayectoria tridimensional del grupo de torsión, sólo podíamos analizar las ruinas dañadas por el terremoto y obtener información sobre su movimiento antes de la destrucción. Después del terremoto de Tangshan de magnitud 7,8 el 28 de julio de 1976, llevamos a cabo una gran cantidad de observaciones in situ de los daños causados ​​por el terremoto en Tangshan. Combinando los datos del terremoto de Haicheng, el terremoto de Liyang y el terremoto de Longling, resumimos diez leyes del terremoto. daños y aclaró el mecanismo de daños por terremotos, y sobre esta base, se descubrieron ondas de torsión a través del análisis de tensión y se propusieron ocho medidas antisísmicas contra las ondas de torsión. El primer artículo se publicó en 1979, titulado "Ondas torsionales y terremotos". Posteriormente, decenas de periódicos y revistas publicaron y publicaron muchos artículos. Por razones bien conocidas, la teoría de las ondas de torsión aún no ha sido aceptada por expertos autorizados.

1995 65438+Un terremoto de magnitud 7,2 ocurrió en Kobe, Japón, el 17 de octubre. El monitor de un canal de televisión registró todo el proceso del terremoto que destruyó la oficina. Todas las mesas y sillas están torcidas y el ángulo máximo de rotación alcanza los 170 grados. Demostrando que nuestro análisis de ondas de torsión de hace dos décadas basado en muros que se desmoronaban era correcto. Sin embargo, dos décadas después, los sismólogos japoneses y estadounidenses, frente a vídeos en vivo del movimiento de torsión de objetos golpeados por terremotos, todavía describen los daños sísmicos como causados ​​por ondas longitudinales y transversales. Qué vergüenza. Para cambiar esta situación anormal, se reproduce un artículo publicado en 1992 "Descubrimiento de ondas torsionales y defensa antisísmica" para dejar las cosas claras.

Mecanismo sísmico-descubrimiento y defensa de ondas torsionales. Publicado originalmente en el "Suplemento Geológico de Xinjiang" de 1992.

Contenido

Prefacio

1. Leyes de daños por terremotos y problemas existentes

1. Algunas leyes de daños por terremotos

(1) Los objetos lineales se mantienen erguidos como antes.

(2) La estructura de hierro reforzado tiene el mejor rendimiento sísmico.

(3) El agrietamiento, la distorsión y la torsión coexisten al mismo tiempo

(4) El patrón de fractura parece estar envejeciendo.

(5) Sección de división de la gravedad de la rotura

(6) Los dos discos rotos no sufrieron daños.

(7) El terreno es llano y con pocas oscilaciones.

(8) Las flores florecen por todos lados y caen verticalmente

(9) Los edificios subterráneos están bien conservados.

(10) El cuerpo humano tiene mejor resistencia a los terremotos que el edificio de una fábrica.

2. Problemas existentes

(1) La ley de daños por terremotos 10 es opuesta a la teoría de ondas longitudinales, ondas transversales y ondas superficiales.

(2) Cinco cuestiones clave

2. El mecanismo de formación de ondas elásticas

1. Vibración elástica

2.

(1)Mecanismo de generación de ondas elásticas

(2)Propagación de ondas elásticas

(3)Campo elástico y dirección de ondas elásticas

(4) Ondas de torsión transversales y longitudinales

Tres ondas de torsión y daños por terremotos

1. Daños por ondas de torsión

2.

Grietas por torsión transversal

Grietas por torsión longitudinales

3 Zonificación del daño por terremoto

4 Relación entre el daño por onda de torsión y la gravedad

5 .Rotación del suelo

Defensa contra ondas antitorsión

1 Edición

2 Fin de la transmisión en vivo

3 Fondo pequeño

4 Reforzados

5 Anudados firmemente

6 Ligeros

7 Anillas

8 pisos bajo tierra

Referencia

Prefacio

China es el primer país en registrar terremotos y el mayor número de terremotos antiguos. También es el primer país en inventar sismógrafos y predecir terremotos. En el tercer año de Taikang en la dinastía Jin (282 a. C.), se desenterró una tira de bambú de la tumba del rey Xiang de Wei (318-296 a. C.). Las tiras de bambú están grabadas con la historia desde el emperador Wu de la dinastía Han hasta el año 22 (297 a. C.), lo que se llama "Cronología de las tiras de bambú". Hay cuatro terremotos, el más temprano ocurre en el séptimo año de Xia. Desde entonces, los terremotos se han registrado en muchos libros antiguos. En los 3.800 años comprendidos entre 1831 y 1955 a. C., se registraron aproximadamente 9.000 terremotos, de los cuales aproximadamente 1.000 fueron destructivos. Después de la clasificación, no sólo se delinearon las áreas sísmicas en China, sino que también se revelaron los patrones de variación periódica de los períodos sísmicos activos y tranquilos.

En el extranjero, el primer terremoto registrado fue en Japón, que registró un terremoto en Hanoi, Japón, en el quinto año del reinado del emperador Eigo (416), 2247 años después que China.

El famoso científico Zhang Heng (78-139) de la dinastía Han del Este fue pionero en el primer sismógrafo del mundo, el "Sismógrafo de viento en espera", que se colocó en la ciudad de Luoyang e informó con precisión que el terremoto ocurrió en. El tercer día de febrero del tercer año de Yonghe (138 d. C.) de la dinastía Han del Este. Terremoto en Longxi.

Longxi se encuentra en Lanzhou y Lintao, provincia de Gansu, a 700 kilómetros al oeste de Luoyang. Europa fabricó un sismómetro en 1880 y su principio es básicamente similar al sismógrafo de Zhang Heng, más de 1.700 años después que China.

Hace miles de años, China intentó encontrar la causa de los terremotos en la propia naturaleza. Al describir el terremoto que ocurrió en el décimo año de la dinastía Xia, "El año del Secretario de Bambú" escribió: "Cinco estrellas se entrelazaron y llovieron meteoritos por la noche, provocando terremotos durante el período de primavera y otoño y el período de los Estados Combatientes". El tío Yang creía que "la energía del cielo y la tierra no pierde su orden... El yang se acuesta pero no sale, y el yin es forzado pero no se evapora, por eso hay terremotos". "Zhuangzi" propuso la teoría de las corrientes delgadas alrededor del mar, diciendo: "El mar tiene tres años y una semana, y es delgado y, por lo tanto, se mueve". propuso por primera vez que los terremotos son un fenómeno "automático" de la propia corteza terrestre. Dijo más de una vez que "el suelo se cuidará solo". Shen Kuo creía que los cambios del cielo y la tierra "tienen sus propias leyes" y "la física tiene sus propios cambios".

Con base en los precursores de terremotos, existen muchos registros en la historia de nuestro país y se ha resumido un conjunto de experiencias de predicción de terremotos. Según los registros del condado de Yuxiang en la provincia de Shanxi, en el año 20 de Jiaqing de la dinastía Qing (1815), la experiencia en el área de Pinglu de Shanxi predijo que se produciría un fuerte terremoto a la medianoche del 20 de septiembre, y en el cuarto año de Xianfeng en la dinastía Qing (65438). Se predijo que ocurriría un terremoto devastador: "Antes del terremoto, los truenos se escucharon primero, por lo que los carteles aquí ya se habían preparado para el día lluvioso y huyeron de sus casas uno tras otro. Como resultado, muchas personas no pierden la vida y sólo siete personas, hombres, mujeres, viejos y jóvenes, resultaron heridos". La "Crónica del condado de Longde" de Ningxia una vez Los precursores del terremoto se pueden resumir como los "seis signos de terremotos": Primero, si el agua en el El pozo está quieto y no tiene olas, y de repente es como tinta y el lodo flota, debe ser un terremoto. En segundo lugar, el agua del estanque fue arrastrada por el viento y las burbujas se levantaron sin ningún motivo. Si el té se hervía, definitivamente habría un terremoto. En tercer lugar, cuando llueve en el mar, las olas son altas y violentas, lo cual es natural, si hace buen tiempo y el tifón no funciona, el agua del mar se dará vuelta repentinamente y se volverá anormalmente turbulenta, lo que debe ser un terremoto. 4. Está oscuro en medio de la noche, y el cielo de repente se abre y brilla con luz. Un terremoto debe ocurrir en la oscuridad. 5. El clima es soleado y cálido y el cielo azul está limpio. De repente vi nubes oscuras como volutas que se convertían en serpientes. Si permanecen en el cielo durante mucho tiempo, inevitablemente provocarán terremotos. 6. En pleno verano, cuando el calor es abrasador y el sudor cae como lluvia, de repente te sientes tan fresco como el hielo y la nieve. El aire frío te golpea y te entumece los músculos. Es probable que haya un terremoto. Estos seis artículos proporcionan resúmenes incisivos de los precursores de los terremotos, como anomalías climáticas, tsunamis, luces del suelo y nubes sísmicas antes de los terremotos. Los japoneses sólo han comenzado a estudiar las nubes sísmicas en los últimos años y los resultados coinciden básicamente con la descripción anterior.

Desde 1996, China ha registrado 18 terremotos destructivos, como el terremoto de Haicheng de 1975 en el sur de Liaoning (magnitud 7,3), los terremotos de Longling y Luxi en Yunnan (magnitud 7,5-7,6) y el terremoto de Haicheng de 1976 en sur de Liaoning (magnitud 7,3) El terremoto de Songpan en Sichuan (magnitud 7,2) ocurrió en 2016. Este es también uno de los pocos en el mundo. Desde una perspectiva global, la cuestión de los mecanismos sísmicos aún no se ha resuelto por completo. La predicción de terremotos basada en fenómenos superficiales sólo puede ser efectiva para algunos terremotos y es imposible predecir todos los terremotos. Naturalmente, el terremoto de Tangshan de 1976 no fue reportado y la investigación sobre terremotos todavía tiene un largo camino por recorrer.

Existen tres tipos de ondas sísmicas. Además de las conocidas ondas longitudinales y ondas transversales, también existen las ondas torsionales. Las ondas de torsión son la principal causa de los daños causados ​​por los terremotos. El descubrimiento de ondas de torsión revela la historia interna de los daños causados ​​por los terremotos y proporciona una base teórica para la formulación de medidas antisísmicas.

1. Patrones de daños por terremotos y problemas existentes

En la década de 1970, se produjeron más de una docena de fuertes terremotos en China, que causaron graves pérdidas de vidas y propiedades. Sólo el terremoto de magnitud 7,8 de Tangshan en 1976 causó 242.000 muertes y 164.000 heridos graves, lo que atrajo mucha atención sobre los terremotos. Después del terremoto de Tangshan, se descubrió que el patrón de plantilla (Lámina 1) adjunto a la escala de intensidad sísmica [1] era bastante diferente de los hechos. Por ejemplo, en el diagrama del modelo, los postes telefónicos y los edificios se inclinaron gradualmente a medida que aumentó la intensidad del terremoto. Cuando el ángulo de inclinación aumentó gradualmente de Xi a XII grados, todos colapsaron. De hecho, el terremoto de Tangshan no fue así. La zona sur de Tangshan Road fue la más dañada y la mayoría de las casas se derrumbaron. Según otros indicadores, la intensidad está fijada en XI grados, pero el poste telefónico sigue en pie (láminas 2, 4 y 5) [2]. Además, ya sea un edificio de siete pisos o una choza de techo plano, las paredes rotas que quedaron después del colapso son básicamente rectas (Lámina 3) [2], y no se inclinaron primero y luego estallaron. Esto muestra que todavía existe una cierta brecha en la comprensión de la gente sobre los daños causados ​​por los terremotos y que se necesita más investigación. A través de la investigación de campo, combinada con el terremoto de Liyang, el terremoto de Haicheng y el terremoto de Longling, se descubrieron algunos patrones preliminares.

1. Algunas reglas de daños por terremotos

(1) Los objetos lineales permanecen erguidos como antes.

La intensidad del terremoto en el condado de Hefengnan, ciudad de Tangshan, fue X-XI. Casi todas las fábricas y casas fueron destruidas, pero muchos objetos lineales se conservaron por completo. Por ejemplo:

① Todos los árboles están sanos y salvos, sin daños directos (Fotos 2, 4, 5).

(2) La mayoría de los postes están en posición vertical como antes (Láminas 2 y 5; Láminas 6 y 7).

El taller de fundición en arena de Tangshan Hebei Mining Management College es una fábrica de hormigón armado. Después del terremoto, los pilares se rompieron, las vigas se doblaron y el techo se derrumbó, pero los dos postes de teléfono frente a la fábrica seguían en pie como antes y los árboles detrás de la casa seguían siendo los mismos (Lámina 2).

El Hospital Tangshan Kailuan era originalmente un edificio de siete pisos recién construido. La mayor parte se derrumbó durante el terremoto, pero los árboles y los postes de electricidad cercanos permanecieron intactos. Las esquinas restantes también están en posición vertical (Figura 3).

La columna de hormigón armado de 40 cm de ancho se rompió, mientras que los postes telefónicos y árboles de la misma zona resultaron ilesos (Cuadro 7).

Los pilares del puente Shengli en el área de grado XI de Tangshan se cayeron, pero los árboles y los postes telefónicos al lado del puente quedaron intactos (Figura 5).

③La torre de transmisión de microondas de 65 metros de altura en Tangshan se alza entre las vastas ruinas (Lámina 8; todavía se puede utilizar después del terremoto (el periscopio requiere una alta directividad y no puede separarse por unos pocos); artículos de segunda clase). Esto demuestra que los terremotos casi no tienen impacto sobre él.

④La torre de agua de hormigón armado de 40 metros de altura de la estación Tangshan sigue siendo la misma.

⑤El edificio de la planta química de Tianjin se derrumbó, pero la torre de reacción vertical, la alta chimenea y los postes eléctricos se conservaron bien.

Algunos objetos lineales también sufrieron graves daños, principalmente porque las chimeneas de ladrillo y las torres de agua de ladrillo no estaban reforzadas y se agrietaron a lo largo de las juntas de los ladrillos individuales, lo que provocó que toda la sección se cayera.

⑵El marco de hierro reforzado tiene el mejor rendimiento sísmico.

①Dos pasos elevados con estructura de acero de ferrocarril en Tangshan y más de una docena de pares de ejes con estructura de acero en la mina de carbón de Kailuan están intactos (Lámina 9).

(2) La torre de transmisión de televisión de 65 metros de altura en la zona sur de Tangshan Road permanece sin cambios (Lámina 8).

③Las columnas de ladrillo de las ventanas del edificio de oficinas de la fábrica de cemento Tangshan Qixin estaban rotas y esparcidas, pero las barras de acero dentro de las columnas estaban intactas y sostenían la estructura superior (Lámina 10).

④ Algunos de los primeros postes de Tangshan resultaron dañados por el cemento después del terremoto, pero las barras de acero estaban intactas y los postes todavía estaban en posición vertical (Lámina 11).

(3) La división, la torsión y la torsión coexisten al mismo tiempo

Ya sea una grieta en la pared, una grieta en el suelo o una grieta en la chimenea, todas las grietas Tienen torsión, especialmente la rotura y torsión de columnas. Por ejemplo:

① Un almacén de tres pisos en la fábrica de cemento Tangshan Qixin, el primer y segundo piso están básicamente intactos, pero todas las columnas de las ventanas del tercer piso están rotas y las direcciones y ángulos de rotación son diferente. El existente con mayor ángulo de rotación giró 40° hacia la derecha (el disco 12 se había caído en ese momento y no pudo ser inspeccionado);

②En el taller de fundición en arena del Instituto de Minería y Metalurgia de Tangshan Hebei, todas las columnas de la pared se rompieron y rotaron, con diferentes direcciones y ángulos de rotación (Lámina 2).

③El pilar de la puerta del Palacio Cultural Tangshan se rompió y giró (Lámina 13).

④La fisura del suelo de Tangshan Shizhong gira 1,2 m hacia la derecha (Lámina 14).

⑤La chimenea del Palacio Cultural Tangshan gira horizontalmente (Lámina 15).

⑥La chimenea del comité del partido del condado de Haicheng en Liaoning estaba dividida en 4 secciones, con la sección superior girando 40o a la derecha (lámina 16).

⑦La chimenea de ladrillos en la ciudad de Yingkou, provincia de Liaoning, fue rota horizontalmente en 5 secciones, todas retorcidas y dislocadas (Lámina 17).

⑧Parte de las vías de la estación de tren de Hebei Ninghe experimentó torsión horizontal, pero no se encontraron daños en otras vías ni postes (Lámina 18)[2].

⑨ En la estación de tren de Hebei Fengnan, un riel se torció repetidamente y el riel derecho y el andén también se deformaron. Otros rieles, árboles y postes telefónicos estaban bien conservados (Lámina 19) [2].

Participó en la rotación horizontal de dos aros de baloncesto después del terremoto M7.3 de 1976 en la escuela secundaria Longling Zhen'an, Yunnan. Una mano izquierda es de 14o, una mano izquierda es de 18o y la traslación máxima es de 1,22 m (placa 20) [2].

(11) El terremoto de Tangshan provocó que la plataforma del puente Luanhe en la autopista Jingyu colapsara y se torciera al mismo tiempo (Lámina 21)[2].

(4) El patrón de fractura parece envejecido.

Los daños causados ​​por los terremotos se desarrollan principalmente a lo largo de la zona frágil del propio objeto, ya sean edificios en el suelo, carreteras en la superficie o estratos subterráneos. Por ejemplo:

① Romper a lo largo de las cuatro esquinas del edificio (lámina 12; matrícula 13).

(2) Grietas hacia afuera a lo largo de las cuatro esquinas de puertas y ventanas (Lámina 22; Placa 12).

③ Corta y gira a lo largo de la parte superior e inferior del pilar (Lámina 13).

④ Se rompen juntas de ladrillos paralelos (láminas 15, 16, 17).

⑤Cortes paralelos o perpendiculares al sentido de extensión de la vía (Lámina 23).

⑥La línea límite vertical del campo de cemento está rota.

⑦El río paralelo y el estanque están rotos.

Los patrones de fractura causados ​​por los terremotos son básicamente los mismos que los causados ​​por el "envejecimiento natural" sin terremotos y la destrucción provocada por el hombre. Los terremotos sólo aceleran el desarrollo de las fracturas envejecidas y son un ataque agudo. El patrón de daño no está directamente relacionado con la orientación de la fuente del terremoto. Al igual que las grietas en los edificios, el desarrollo de fisuras en el suelo sólo está controlado por la estructura del sótano local cerca de la superficie. Las fisuras en el suelo se generan a lo largo de sus zonas frágiles, y su distribución y dirección de extensión no están directamente relacionadas con la fuente del terremoto ni con las estructuras sismogénicas. Las fisuras del suelo son relativamente poco profundas, normalmente de sólo unos pocos metros de largo. No hay informes de grietas de más de diez metros de profundidad.

⑸Zonificación severa y severa de la ruptura del tabique nasal

①Zonificación horizontal

La Escuela de Seguridad Pública de Tangshan tiene tres edificios de tres pisos. Las formas son las mismas, dispuestas en paralelo con un espaciamiento de 10 m. El edificio del lado sur se derrumbó por completo, el edificio del medio conservó parte de su esqueleto y el edificio del lado norte solo quedó disperso en el frente.

Los cinco nuevos edificios construidos por el Tangshan Cement Design Institute son todos estructuras de ladrillo y hormigón. El mismo diseño y construcción, las condiciones básicas son similares. Sin embargo, el colapso y el daño del espaciador son muy diferentes (Lámina 24)[3].

Zonificación del nivel de daño sísmico de Xinhua West Road, distrito de Lubei, ciudad de Tangshan (Lámina 25)[2].

El terremoto de magnitud 7,3 de Haicheng en 1975 tuvo una situación similar.

②Zonificación vertical

Los daños en cada planta de un edificio suelen ser inconsistentes. En el terremoto de Tangshan, algunos edificios sólo sufrieron daños graves en el primer piso (Lámina 22), y en otros el segundo piso (Lámina 10). En algunos casos, sólo el tercer piso resultó gravemente dañado (Lámina 12).

Una chimenea de ladrillo en la fábrica textil Huaxin en Tangshan tiene unos 40 metros de altura. Está dividida en siete secciones a intervalos aproximadamente iguales. Cada sección está torcida y deformada, pero todavía está en uso y no ha sido modificada. caído.

Hay una chimenea en el Comité del Condado de Haicheng, después del terremoto, se dividió en cuatro secciones. La última sección giró a la derecha 40o[4] (Lámina 16).

Las tres chimeneas de la fábrica de maquinaria agrícola Shangxing en Liyang, Jiangsu, no están conectadas entre sí, pero se produjo la misma fractura a la misma altura (Lámina 26).

Matrícula nº 26. Las tres chimeneas de la fábrica de maquinaria agrícola Shangxing en Liyang, Jiangsu, no están conectadas entre sí. Después del terremoto, se producen las mismas fracturas a la misma altura y todas estallan en todas direcciones.

【6】Los dos discos rotos no están dañados.

No importa qué tan larga sea la fractura o qué tan grande sea la grieta, los dos objetos en el bloque de falla siguen siendo tan fuertes como antes y el alcance afectado por la fractura es generalmente pequeño, como por ejemplo:

①Tangshan a Leting El camino es escalonado, con el lado derecho dislocado 1,2 m y los árboles a ambos lados son tan rectos como siempre (Lámina 27) [2].

② Durante el terremoto de Haicheng, el suelo congelado en la comuna de Baqian en el condado de Jinxian se agrietó formando fisuras de unos 20 cm de ancho y 2 km de largo, partiendo más de 100 árboles. La parte inferior del tronco de un árbol se partió en dos y la parte superior se giró 8 cm hacia la izquierda, pero otros árboles cercanos aún estaban intactos (Lámina 28) [2].

③ La escuela secundaria Tangshan No. 10 separó las paredes, los baños y los caminos a través de una grieta en el suelo, que se movió 1,2 m hacia la derecha. Sin embargo, las paredes, los tabiques de los baños, los caminos y los árboles en ambos. Los lados de la grieta estaban intactos. Las tuberías subterráneas también están escalonadas, pero ambos extremos no están dañados (foto 14).

Una vez que el terreno se aplana, existen muy pocas ondulaciones.

Después del terremoto de Tangshan, la mayor parte del terreno y las superficies de las carreteras permanecieron sin cambios, a excepción de algunos altibajos locales causados ​​por el colapso de un goaf u otros impactos. Hay pocas ondulaciones y los lados de la fisura del suelo son en su mayoría planos (Láminas 23, 27 y 28).

Flores y flores brotan por todos lados.

Los daños a los edificios, especialmente a las estructuras de mampostería y piezas de cemento, generalmente son causados ​​por grietas segmentarias, florecimiento, colapso y caída vertical en todas las direcciones. Al igual que apilar faroles uno encima del otro, rara vez se caen en su conjunto.

①La chimenea de la fábrica de locomotoras y material rodante de Tangshan estalló por todos lados (Lámina 29).

②La torre de agua de la Universidad de Minería y Metalurgia de Hebei está dispersa en todas direcciones (Lámina 30).

③Las cuatro esquinas de la chimenea de ladrillo del Hospital de Trabajadores de Tangshan estallaron hacia afuera.

④ En el terremoto M6 de 1979 en Liyang, Jiangsu, dos hornos de ladrillos y ocho chimeneas en la fábrica de ladrillos Shangpei, cerca del epicentro, colapsaron por todos lados (Lámina 31).

⑤ En la fábrica de maquinaria agrícola de la comuna de Shangxing en Liyang, Jiangsu, tres chimeneas estaban una al lado de la otra, agrietando en todas direcciones a la misma altura (Lámina 26).

⑥El edificio de 7 pisos del Hospital Kailuan en Tangshan se derrumbó verticalmente. Los pisos superior e inferior casi se superpusieron, y la esquina restante aún estaba en pie (Lámina 3).

⑦El departamento de internación del Hospital Ferroviario de Tangshan se derrumbó con pisos superpuestos (Lámina 32).

⑧Toda la sección occidental de la sala de lectura de tres pisos de la Universidad de Minería y Metalurgia de Tangshan Hebei cayó verticalmente (Lámina 22), mientras que la sección oriental permaneció en pie.

⑼Los edificios subterráneos están bien conservados.

Los túneles de defensa aérea civil en Tangshan no sufrieron daños salvo algunas pequeñas grietas en algunos lugares. En comparación con el suelo, los túneles subterráneos de la mina de carbón Kailuan resultaron extremadamente dañados. Había más de 600 trabajadores bajo tierra en Lujiatuo durante el terremoto. Todos regresaron a la superficie sanos y salvos después del terremoto. El pozo Majiagou No. 3 reanudó la producción de carbón 10 días después del terremoto. El departamento de internación del hospital ferroviario ubicado en el área de grado XI era originalmente un edificio de tres pisos. Los dos pisos sobre el suelo se derrumbaron por completo y el nivel semisubterráneo quedó básicamente intacto, con solo unas pocas pequeñas grietas (No. 32). placa). Los dos túneles ferroviarios de Tangshan no sufrieron daños.

⑽El cuerpo humano es más resistente a los terremotos que el edificio de una fábrica.

La mayoría de las personas muertas y heridas en el terremoto de Tangshan sufrieron heridas indirectas debido al derrumbe del edificio. Nadie murió directamente por los temblores y la gente era más resistente a los terremotos que las fábricas construidas con hormigón armado. Los seres humanos somos muy resistentes a los terremotos.

Estos patrones de daños por terremotos también son comunes en los principales centros sísmicos nacionales y extranjeros, como el terremoto de Tonghai de magnitud 1,5 y 7,7 en Yunnan en 1970; el terremoto de magnitud 8,3 en Kanto, Japón, en septiembre de 1923; magnitud Adil, terremoto de Marruecos el 29 de febrero de 1960 terremoto de magnitud, etc.

2. Problemas

Además del cerebro desarrollado, el cuerpo humano es generalmente menos capaz de resistir las mutaciones naturales. Teme el frío en invierno y el calor en verano; es inestable cuando sopla el viento y no puede soportar el agua, pero su resistencia a los terremotos es extremadamente fuerte, incluso mejor que la del hormigón armado y los edificios de gran altura; Es increíblemente maravilloso y simple y no requiere pruebas. ¿Por qué las personas pueden resistir los terremotos mejor que las fábricas? Esta es una pregunta muy interesante. Si este fenómeno puede explicarse correctamente es la piedra de toque para probar todas las teorías sobre terremotos. Para resolver este problema, primero debemos comprender los efectos dañinos de los terremotos. En el pasado se creía que los daños causados ​​por los terremotos eran causados ​​por ondas longitudinales, ondas transversales y ondas superficiales, siendo estas dos últimas las causas principales. La mayoría de las 10 leyes de daño sísmico mencionadas anteriormente no pueden explicarse mediante ondas longitudinales y transversales, ni tampoco pueden explicarse mediante las llamadas ondas superficiales.

⑴Las 10 leyes de daño por terremotos son opuestas a las teorías de ondas longitudinales, ondas transversales y ondas superficiales.

(1) Si el daño del terremoto es realmente causado por ondas longitudinales y ondas transversales, las vibraciones de los objetos terrestres deberían ser sacudidas hacia arriba y hacia abajo (ondas longitudinales) y sacudidas horizontales (ondas transversales), y sus efectos dañinos. Debería ser similar a los fuertes vientos, las olas del océano y las ondas de choque de las explosiones de bombas atómicas.

Los primeros en sufrir daños y daños graves deben ser los objetos lineales verticales, de centro alto y muy pesados, como personas, árboles, postes telefónicos, torres de agua, torres de hierro, etc., no deben ser los edificios de fábricas de hormigón armado con; Centros de gravedad bajos, estructuras sólidas, grandes cargas y alta resistencia, sino todo lo contrario. Se puede ver que la fuerza principal del daño sísmico no pueden ser las ondas longitudinales y transversales;

②Todas las fallas sísmicas giran, pero las vibraciones de las ondas longitudinales y transversales no.

(3) Bajo la acción de ondas longitudinales y transversales, el edificio primero debe inclinarse, luego romperse y colapsar hacia un lado. De hecho, colapsó en todas direcciones y cayó casi verticalmente, demostrando una vez más que el daño causado por el terremoto no fue causado por ondas longitudinales y transversales;

(4) Ya sean ondas transversales u ondas longitudinales , su propagación es continua y su intensidad disminuye gradualmente desde el epicentro hacia afuera. En decenas o cientos de kilómetros cuadrados en la misma zona de intensidad sísmica, los daños sufridos por el mismo edificio deberían ser aproximadamente los mismos, pero no es así. Los daños causados ​​por los terremotos son en forma de bandas y varían mucho en distancias cortas. La mitad de un edificio se derrumbó, la otra mitad estaba intacta; dos vías de ferrocarril corrían una al lado de la otra, una torcida y la otra intacta. Estos no pueden explicarse por ondas longitudinales y ondas transversales.

⑤ Los daños causados ​​por los terremotos no son el resultado de "ondas superficiales" (generalmente se cree que las ondas superficiales desempeñan el papel principal). Según la explicación actual, la llamada onda superficial es una "onda secundaria que es excitada por la onda corporal después de alcanzar la superficie y se propaga a lo largo de la superficie. Algunas de sus direcciones de vibración son perpendiculares a la dirección de propagación, que es Lo mismo que la onda de corte e incluye dos tipos. Un tipo vibra hacia adelante y hacia atrás en el suelo (onda de Ralph) y el otro tipo rueda sobre el suelo (onda de Rayleigh). con ondas transversales no puede ser así. La existencia de las llamadas "ondas superficiales", el principal factor en los daños causados ​​por los terremotos, sigue siendo una duda.

Los daños que provocan los terremotos no son ondas longitudinales ni ondas transversales, ni ondas superficiales. ¿Qué onda es? ¿Es posible que esté actuando alguna ola desconocida, aún por descubrir? Hay tres formas de encontrar ondas desconocidas. La primera es realizar investigaciones in situ para estudiar la naturaleza del estrés de falla. El segundo es volver a analizar el principio de funcionamiento y las imágenes del sismómetro; el tercero, explorar teóricamente el mecanismo de formación de ondas elásticas y aclarar la relación entre vibración elástica y ondas elásticas. Hasta ahora, la vibración de la fuente y la propagación elástica se han analizado por separado. Aún no está conectado en un todo.

(2) Cinco preguntas clave

Hay muchas preguntas, que se pueden resumir en los siguientes cinco puntos:

①¿Por qué las personas son más resistentes a los terremotos que las personas? ¿fábricas?

②¿Cómo destruir los terremotos?

③¿Existen las ondas superficiales?

④¿Hay ondas desconocidas?

⑤ ¿Cómo se generan las ondas elásticas? ¿Cuál es el mecanismo de formación?

Comprender el mecanismo de formación de ondas elásticas es la clave para resolver cinco problemas, y otros problemas se pueden resolver fácilmente.

2. El mecanismo de formación de ondas elásticas

1. Vibración elástica

El volumen o forma de un objeto cambia bajo la acción de una fuerza externa. Se elimina la fuerza externa, el objeto vuelve a su estado original. El volumen y la forma se llaman cuerpos elásticos.

El círculo (línea continua) en la Figura 33 representa el elastómero esférico. Si se aplica una presión externa FF' a lo largo de un cierto diámetro de la esfera. La esfera se deforma elásticamente bajo compresión y se convierte en un elipsoide (línea discontinua), lo que se denomina elipsoide deformado. Los cambios específicos (desplazamientos) de cada punto en el elipsoide deformable son diferentes, y la magnitud y dirección de la fuerza local que promueve los cambios en cada punto también son diferentes. Estas fuerzas locales en realidad provocan la deformación (desplazamiento) de cada punto de la esfera, lo que comúnmente se denomina fuerza interna. También existe una fuerza de reacción que equilibra la fuerza interna, llamada fuerza de rebote o fuerza restauradora. Cuando se eliminan las fuerzas externas e internas, el elipsoide deformado volverá a su forma original bajo la acción de la fuerza de rebote y se convertirá en una esfera. La fuerza de rebote y la fuerza interna son iguales en magnitud y de dirección opuesta y actúan en el mismo punto. La fuerza interna o fuerza de rebote por unidad de área se llama tensión y se puede medir en unidades de tensión.

La figura 34-A muestra el estado original de un objeto elástico esférico. Agregue un par de fuerzas externas FF' para provocar que se deforme (figura 34-b), y la fuerza interna generada se equilibra simultáneamente con una fuerza de rebote igual y opuesta. Una vez cancelada la fuerza externa (FF'), la fuerza interna desaparece y el objeto volverá al estado original del cuerpo elástico (A) bajo la acción de la fuerza de rebote. Si la fuerza externa desaparece lentamente, la energía se consumirá gradualmente y todos los puntos del objeto volverán gradualmente a sus posiciones originales, directamente de (b) a (a), lo que se denomina "recuperación sin vibraciones" o "estática". recuperación". Si la fuerza externa se cancela repentinamente, cada punto del objeto generará aceleración bajo la acción de la fuerza de rebote, acelerando de (b) a (a), cuanto más cerca de la posición original (a), mayor será la velocidad, alcanzando; la velocidad máxima al alcanzar (a), por lo tanto, no puede detenerse y continúa avanzando a esta velocidad inicial, dándole al objeto una fuerza interna en dirección opuesta (a B), haciendo que el objeto se fuerce hacia (c), acumulando nuevas La fuerza de rebote y la energía cinética se convierten gradualmente en energía potencial elástica (deformación) y la velocidad se reduce gradualmente. Cuando toda la energía cinética se convierte en energía elástica, si no hay pérdida de energía durante el movimiento, el valor absoluto de la deformación (c) debe ser igual a la deformación original (b), excepto que la dirección de la deformación es opuesta. Después de alcanzar (c), bajo la nueva dureza, inmediatamente se transforma a (a). El proceso evolutivo es el mismo que antes, pero en la dirección opuesta, de (c) a (a) y finalmente de regreso a (b); después de llegar a (b), y luego de (b) a (a) y luego a (c). Este ciclo sigue y sigue, sin terminar. Este cambio periódico de deformación y fuerza de rebote de un objeto elástico se denomina "vibración elástica". Si el medio es completamente elástico y no hay consumo de energía, vibrará todo el tiempo y nunca se detendrá.

De hecho, debido a la fricción u otra resistencia, la energía se consume gradualmente y los valores absolutos de la deformación máxima y la fuerza de rebote máxima en cada ciclo disminuyen gradualmente. Finalmente, toda la fuerza de rebote desaparecerá, la vibración se detendrá y el objeto volverá a su posición original (A). Este proceso de recuperación de la deformación elástica se denomina "recuperación de vibraciones".

2. Onda elástica

(1) El mecanismo de generación de una onda elástica

La vibración de un objeto puede propagarse hacia afuera desde el medio elástico para formar un elástico. ola. La vibración del objeto que provoca la onda elástica se llama "fuente". Al analizar el proceso de vibración elástica que se muestra en la Figura 34, se puede obtener la forma de onda de la onda elástica. Si (a), (b) y (c) de la Figura 34 se dibujan en la forma de la Figura 35, la forma de onda elástica en cualquier dirección se puede obtener directamente de la figura.

El círculo de la Figura 35 es la esfera original antes de la tensión, es decir, la fuente de vibración. Las ondas elásticas se propagan hacia afuera a lo largo del radio de la esfera. Cuando un objeto vibra, las deformaciones en cada dirección son diferentes y las ondas elásticas propagadas también son diferentes. La generación de ondas elásticas sigue las siguientes reglas: la vibración en cualquier punto de la superficie esférica de la fuente de vibración se propaga a lo largo de la dirección radial y su forma de onda depende de la trayectoria de vibración de ese punto. Esta ley se llama ley de generación de ondas elásticas. La segunda mitad del período de vibración en el cuerpo fuente de vibración es la misma que la primera mitad del período, y la dirección de evolución es opuesta, pero cuando se propaga, se denomina tren de ondas continuas de período completo.

La forma de onda de una onda elástica que se propaga hacia afuera a lo largo de la dirección OA está determinada por la trayectoria de vibración del punto A. Es una línea recta A1-A-A2, consistente con la dirección de propagación (OA). El punto de la trayectoria está en la superficie del elipsoide correspondiente. La tangente (plano tangencial) es perpendicular a la dirección radial Oa. Por lo tanto, la vibración del punto A se propaga a lo largo de la dirección OA, y la onda elástica generada es una onda longitudinal (onda P) u onda de compresión, y la partícula que se propaga vibra hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la dirección de propagación (Figura 35-a).

La vibración en el punto B se propaga a lo largo de la dirección OB y ​​también es una onda longitudinal (Figura 35-B). La forma de onda tiene la misma dirección que OA, pero la diferencia de tiempo es de medio ciclo. Al mismo tiempo, una se mueve hacia afuera y la otra hacia adentro, pero como los puntos iniciales de las dos ondas longitudinales también son medio ciclo diferentes, en cada esfera centrada en O, las formas de onda de las dos siguen siendo las mismas, solo que afuera. de sincronización.

En la dirección OC, el elipsoide de deformación es una superficie inextensible. Durante todo el proceso de vibración, la posición del punto C permanece sin cambios, pero la línea tangente instantánea del punto C en la superficie del elipsoide cambiará con la deformación de la superficie del elipsoide, y el ángulo de intersección entre la línea tangente y OC cambiará en cualquier tiempo. La trayectoria del punto C es un péndulo torsional, por lo que la onda que se propaga en la dirección OC es una onda torsional. Su patrón de propagación es similar al del volante de un reloj. El ángulo de torsión en el que la partícula que se propaga se desvía de su posición original se llama ángulo de torsión, que puede expresarse por el ángulo α entre la línea tangente instantánea en el punto C en la superficie del elipsoide y la línea tangente en la superficie esférica original. La tangente del punto C en la esfera original es perpendicular a OC, el ángulo de torsión α es cero y el ángulo de torsión del punto C en el elipsoide es mayor que cero en todo momento. Cuanto mayor es la amplitud de la fuente de vibración, mayor es la deformación y mayor es el rango de variación del ángulo de torsión α. El valor máximo del ángulo de torsión es proporcional a la intensidad de la onda de torsión. Por tanto, el ángulo de torsión máximo se puede utilizar para expresar la intensidad de la onda de torsión. A excepción de ocho puntos especiales como A, B y C, las trayectorias de vibración de los otros puntos son todas curvas en forma de S. Por ejemplo, la trayectoria del punto D es d1-d-d2 (Figura 35-D). Su vibración se propaga hacia afuera a lo largo de la dirección OD. Para facilitar el análisis, la trayectoria de vibración del punto D se amplía como se muestra en la Figura 36: dk es cualquier posición en la trayectoria cuando la partícula D vibra hasta d2. El movimiento de D a dk se puede descomponer en tres movimientos parciales.

① El movimiento del componente (dk) a lo largo de la dirección OD se propaga a lo largo de la dirección OD para formar una onda longitudinal (P).

② El movimiento componente (Kdk) perpendicular a la dirección OD se propaga a lo largo de la dirección OD, formando una onda de corte (S) que vibra en la dirección de propagación vertical.

③ Cuando el movimiento componente de la torsión se propaga a lo largo de OD, se forma una onda de torsión (N).

Se puede observar que cualquier onda primitiva con una trayectoria de vibración de flexión se puede descomponer en tres ondas corporales básicas: ondas longitudinales, ondas transversales y ondas torsionales (Figura 35). Las tres ondas corporales tienen el mismo origen y nacen en el mismo lugar al mismo tiempo. Sólo porque el medio de propagación tiene diferentes velocidades de propagación para las tres ondas, estas se separan gradualmente y operan de forma independiente.

La mayoría de las fuentes prácticas de vibración no son esferas. En este caso, la onda elástica se propaga hacia afuera a lo largo de la dirección del radio de curvatura de cada punto en la superficie de la fuente de vibración. La trayectoria de vibración de cada punto en la superficie de la fuente de vibración puede tener forma de S, incluyendo tres componentes básicos. forma de generar solo una forma de onda. Direcciones especiales.

(2) Propagación de ondas elásticas

La onda P es una onda de compresión, y todos los objetos con elasticidad de compresión pueden propagar la onda P. Los sólidos, los gases comprimidos y los líquidos tienen elasticidad de compresión y pueden propagar ondas longitudinales. El vacío no tiene elasticidad de compresión y no puede transmitir ondas longitudinales, como las ondas sonoras. La dirección de vibración de las ondas longitudinales es consistente con la dirección de propagación. Las partículas de propagación se propagan en un espacio unidimensional y vibran en línea recta, por lo que la velocidad de propagación es la más rápida.

La vibración de las ondas transversales es perpendicular a la dirección de propagación. Las ondas transversales pueden propagarse sólo cuando el medio tiene elasticidad compresiva en la dirección perpendicular a la dirección de propagación. Los sólidos son elásticos a la compresión en todas las direcciones y las ondas de corte pueden viajar a través de sólidos en cualquier dirección. Los fluidos como los líquidos y los gases no lo son. En grandes masas de agua en la superficie, como los océanos, debido al efecto de la gravedad, las gotas de agua tienen que trabajar duro para moverse hacia arriba, por lo que tienen elasticidad de compresión, por lo que pueden propagar ondas transversales en dirección horizontal, especialmente cerca de la superficie del agua. , donde el efecto de la gravedad es más significativo y la capacidad de propagarse ondas transversales el más grande, como las ondas de agua. Debido a que el cuerpo de agua es grande, la energía potencial de dos puntos adyacentes es igual y la resistencia es muy pequeña, es fácil producir deformación flexible después de ser estresada, consumiendo vibración horizontal y la elasticidad de compresión es muy pequeña. Por lo tanto, las ondas de corte tienen dificultades para viajar verticalmente a través de grandes masas de agua.

La vibración de las ondas transversales se propaga verticalmente en el espacio bidimensional y las partículas que se propagan vibran en el plano, por lo que la velocidad de propagación es más lenta que la de las ondas longitudinales. Las ondas de corte de los terremotos son generalmente aproximadamente 1/3 más lentas que las ondas longitudinales [1].

Las ondas de torsión son ondas elásticas formadas por el movimiento de torsión del punto de partícula del objeto, y sólo pueden propagarse en objetos con elasticidad de torsión.