Jesteś w artykule: opis

Zagrożenie sejsmiczne GSI Górnicza Skala Intensywności drgań

 

Opis skali GSI-GZW
 
Górnicza Skala Intensywności drgań wywołanych wstrząsami górotworu indukowanymi eksploatacją węgla w kopalniach Górnośląskiego Zagłębia Węglowego - GSI-GZWKW - jest skalą empiryczną opartą na pomiarach parametrów drgań i ich korelacji z obserwowanymi skutkami. Skala GSI-GZWKW została opracowana w Głównym Instytucie Górnictwa w oparciu o  wyniki realizowanej w latach 2006-2007 pracy badawczej pn.: „skala oceny oddziaływań wstrząsów indukowanych eksploatacją złóż węgla kamiennego na powierzchnię dla obszarów kopalń kompanii węglowej”. Pozwala ona na ocenę wpływu oddziaływania wstrząsów górniczych na budynki, w zakresie od drgań nieszkodliwych, przez drgania powodujące uszkodzenie elementów wykończeniowych, aż do granicy, powyżej której możliwe jest wystąpienie uszkodzeń o charakterze konstrukcyjnym. Stopnie intensywności drgań przedstawione są na wykresach skali GSI-GZWKW w funkcji parametrów drgań powierzchni takich jak prędkość drgań i czas trwania wstrząsu lub przyspieszenie drgań i czas trwania wstrząsu.
W zależności od parametrów opisujących drgania oraz od warunków prowadzonej oceny oddziaływań sejsmicznych na powierzchni, skalę GSI-GZWKW podzielono na następujące dwa rodzaje:
a)      GSI-GZWKW-V – skala oparta na parametrach: amplitudzie prędkości drgań poziomych gruntu (PGVHmax) oraz czasu ich trwania (tHV) – skala lepiej zweryfikowana od skali przyspieszeniowej. Skala GSI-GZWKW-V stosowana jest w kopalniach Kompanii Węglowej S.A. jako podstawowa skala empiryczna do oceny intensywności drgań;
b)     GSI-GZWKW-A – skala oparta na parametrach: amplitudy przyspieszenia drgań poziomychgruntu w paśmie częstotliwości do 10 Hz (PGAH10 ) oraz czasu ich trwania (tHa)
 
Parametry te można wyznaczyć w oparciu o rzeczywiste przebiegi drgań w miejscach rejestracji.
Skala wyróżnia 4 stopnie, dla których opisano wpływ oddziaływania wstrząsów górniczych w budynkach i liniowych obiektach infrastruktury podziemnej oraz intensywność odczuwania drgań przez ludzi i uciążliwość użytkowania obiektów budowlanych, w korelacji z parametrami drgań.
 
Stopień 0
 
Intensywność oddziaływania drgań w budynkach:
Wstrząsy nie powodujące żadnych szkód w budynkach. Parametry drgań od wstrząsów w budynkach są porównywalne z poziomem lokalnych drgań wywoływanym przez codzienną aktywność życiową (poruszanie się po mieszkaniu, zamykanie drzwi, wiercenie w ścianach itp.) a parametry drgań gruntu są porównywalne z poziomem drgań wywoływanych ruchem pojazdów. Dla silnych wstrząsów z dużej odległości epicentralnej, budynki podlegają drganiom (kołysaniu) w kierunku poziomym, jednak bez negatywnego wpływu na budynek.
 
Intensywność oddziaływania drgań w liniowych obiektach infrastruktury podziemnej:
Drgania nieszkodliwe dla liniowych obiektów podziemnej infrastruktury technicznej. Parametry drgań działających na te obiekty są porównywalne z tymi które wywołuje ruch pojazdów mechanicznych na drogach.
 
Odczuwalność drgań przez ludzi:
Znikoma / zauważalna. Wstrząsy lokalizujące się w dolnej części stopnia 0 są praktycznie nieodczuwalne przez ludzi. Wstrząsy lokalizujące się w górnej strefie stopnia 0 są słabo odczuwalne przez ludzi. Dla silnych wstrząsów z dużej odległości epicentralnej, odczucia przypominają kołysanie. Drgania są podobne do wywoływanych przejeżdżającą ciężarówką. Przedmioty wiszące mogą się lekko kołysać.
 
Uciążliwość
Nieodczuwalna / mała
 
Stopień I  
 
Intensywność oddziaływania drgań w budynkach:
Wstrząsy nie powodujące uszkodzeń w budynkach. Wywołane wstrząsami (słabymi i średnimi) drgania w ścianach budynku, często porównywalne są z tłem sejsmicznym, rejestrowanym lokalnie w ścianach, np. przy wierceniu udarowym. W pojedynczych przypadkach mało stabilne drobne i lekkie przedmioty i ozdoby mogą się przewrócić (np. smukłe figurki ustawione na półkach, wysokie, mało stabilne   wazony itp.). Otwarte okna i drzwi mogą się same zamykać. Meble mogą drgać a przedmioty wiszące mogą się kołysać. W pojedynczych przypadkach istniejące rysy lub szczeliny mogą się powiększać.
 
Intensywność oddziaływania drgań w liniowych obiektach infrastruktury podziemnej:
Drgania nieszkodliwe dla liniowych obiektów podziemnej infrastruktury technicznej.
 
Odczuwalność drgań przez ludzi
Zauważalna / wzbudzająca niekorzystne reakcje. Wstrząsy mogą być silnie odczuwalne na powierzchni, przez ludzi znajdujących się w czasie wstrząsu w budynkach na wyższych piętrach. Niewielu ludzi znajdujących się na zewnątrz budynku odczuwa wstrząs. Niektórzy ludzie budzą się jeśli wstrząs wystąpi w nocy. Talerze i naczynia mogą drgać i brzęczeć. Wiszące przedmioty zaczynają się kołysać. Stojące samochody mogą się lekko kołysać. Odczuwa się drgania podłogi.
 
Uciążliwość
mała
 
Stopień II
 
Intensywność oddziaływania drgań w budynkach:
W strefie tej mogą pojawić się skutki opisane w stopniu I oraz drgania mogące powodować zwiększenie (przyrost) istniejących uszkodzeń, tj:
-        wydłużenie istniejących zarysowań, pęknięć lub szczelin,
-        odpadanie drobnych fragmentów odspojonych tynków wewnętrznych i zewnętrznych,
-        odpadanie drobnych fragmentów uszkodzonych gzymsów oraz nie umocowanych sterczyn,
-        odspajanie słabo przyklejonych płytek glazurowanych,
-        poluzowania cegieł kominów murowych,
-        poluzowania i obsuwanie się pojedynczych dachówek.
Drgania całkowicie nieszkodliwe dla wszystkich nieuszkodzonych elementów konstrukcyjnych i nie konstrukcyjnych budynków. Całe budynki mogą drgać. Otwarte okna i drzwi mogą się same zamykać. Podłogi i meble mogą drgać a czasami się przesuwać. 
 
Intensywność oddziaływania drgań w liniowych obiektach infrastruktury podziemnej:
W pojedynczych przypadkach drgania mogą być szkodliwe dla liniowych obiektów podziemnej infrastruktury technicznej, szczególnie w starych instalacjach w miejscu ich łączenia.
 
Odczuwalność drgań przez ludzi
Wzbudzająca niekorzystne reakcje. Wstrząsy mogą być silnie odczuwalne na powierzchni, zarówno w budynkach jak i na zewnątrz. Drgania w górnym progu stopnia II mogą być odczute jak uderzenie samochodu w ścianę. Wielu ludzi budzi się jeśli wstrząs wystąpi w nocy. Talerze i naczynia mogą drgać, brzęczeć a czasami się potłuc. Wiszące przedmioty silnie się kołyszą. W stojących samochodach wyraźnie odczuwa się kołysanie. Odczuwa się drganie i kołysanie podłogi, a czasami przypominające uderzenie od spodu. Słyszy się trzeszczenie ścian.
 
Uciążliwość
Mała/średnia
 
Stopień III
 
Stopień III jest słabiej udokumentowany danymi pomiarowymi i doświadczenia empiryczne odnoszą się tylko do wstrząsów lokalizujących się nieznacznie powyżej linii rozgraniczającej stopień II i III (do 25% wartości). Dla takich wstrząsów opis skutków jest następujący:
 
Intensywność oddziaływania drgań w budynkach:
W strefie tej mogą pojawić się skutki opisane w stopniu II oraz drgania mogące powodować pierwsze uszkodzenia elementów nie konstrukcyjnych budynków, tj.:
-           zarysowania tynków zewnętrznych i wewnętrznych,
-           zarysowania ścian działowych,
-           zarysowania płytek glazurowanych,
-           zarysowania wokół ościeżnic drzwi i okien,
-           zarysowania na stykach elementów, zwłaszcza wykonanych z różnych materiałów konstrukcyjnych,
-           odpadanie fragmentów prawidłowo zamocowanych gzymsów i innych sterczyn,
-           odpadanie większych fragmentów odspojonych tynków wewnętrznych i zewnętrznych,
-           poluzowanie cegieł kominów murowanych, w niektórych przypadkach ich pęknięcia i odpadanie tynków lub pojedynczych cegieł,
-           poluzowanie i obsuwanie lub odpadanie pojedynczych dachówek.
ponadto mogą wystąpić pierwsze, pojedyncze uszkodzenia elementów konstrukcyjnych w postaci zarysowań ścian nośnych w systemowym budownictwie uprzemysłowionym i tradycyjnym
Drgania całkowicie nieszkodliwe dla elementów ustroju usztywniającego budynków. Mogą wystąpić drobne szkody w mieniu: przewracanie się drobnych luźno stojących przedmiotów ( figurek itp.), stłuczenie naczyń i szklanej zastawy. Meble mogą drgać, jak również lekko przemieszczać.
 
Intensywność oddziaływania drgań w liniowych obiektach infrastruktury podziemnej:
W pojedynczych przypadkach drgania mogą być szkodliwe dla liniowych obiektów podziemnej infrastruktury technicznej, szczególnie w starych instalacjach w miejscu ich łączenia.
 
Odczuwalność drgań przez ludzi
Wzbudzająca niekorzystne reakcje. Wstrząsy są silnie odczuwalne przez wszystkie osoby wewnątrz i na zewnątrz budynków. Drgania o tej intensywności budzą śpiących ludzi. Część osób doznaje uczucia lęku w czasie trwania drgań. Z otwartych naczyń może się wylewać płyn. Drgania mogą być odczute jak uderzenie ciężarówki w ścianę. W epicentrum wstrząsu drgania odczuwane są jak silne uderzenie w budynek od spodu. Ściany trzeszczą a meble mogą się przemieszczać lub kołysać. Na wyższych piętrach odczuwa się kołysanie, szczególnie silne przy dłuższych czasach trwania drgań.
 
Uciążliwość
Średnia/może wystąpić również i duża
 
SKALA GSI-GZWKW-V – WERSJA DLA AMPLITUD PRĘDKOŚCI DRGAŃ
 
 
Rys. 1. Stopnie intensywności drgań w skali GSI-GZWKW-V
 
Uwagi i zalecenia wynikające ze skali GSI-GZWKW - V
W przypadku wystąpienia wstrząsów znacznie przekraczających granicę stopnia III (powyżej 25% na osi PGVHV licząc od wartości wyznaczonej przez granicę oddzielającą stopień II i III w punkcie czasu trwania wstrząsu na osi tHV) należy
-        okreslić (wyznaczyć) obszar przekroczenia 25% granicy oddzialajacej stopień II i III,
-        dokonac w obiektach budowlanych, zlokalizowanych w tym obszarze, oceny skutków wystapienia wstrząsu,
-        na podstawie przeprowadzonej kontroli, w uzasadnionych przypadkach, dokonać szczegółowych ekspertyz w zakresie konstrukcji nośnych i elementów usztywniajacych obiektów budowlanych,
-        uzupełniająco korzystać również ze skali GSI-GZWKW-A.
 
Zaleca się takie prowadzenie eksploatacji, aby w wyniku wstrząsów wywołanych tą eksploatację, nie była przekraczana uciążliwość mała. Ze względu na stwierdzoną, dotychczasowymi obserwacjami, odporność budynków na wstrząsy górnicze, możliwe jest okresowe dopuszczenie uciążliwości średniej lub dużej, jednak wówczas należy ją uzasadnić względami techniczno-ekonomicznymi projektowanej eksploatacji i dokonać odpowiednich uzgodnień w aspekcie społecznej akceptacji przewidywanych poziomów uciążliwości.
 
 
 
Skala GSI-GZWKW-A w wersji przyspieszenia drgań - skala pomocnicza.
Skala ta może być stosowana dla archiwalnych danych pomiarowych oraz aktualnie funkcjonującej prognozy, dostępnych tylko w formie maksymalnych amplitud przyspieszenia drgań PGAH10 w paśmie do 10 Hz. Pomocnicza skala przyspieszeniowa GSI-GZWKW-A charakteryzuje się gorszą korelacją danych empirycznych niż podstawowa skala prędkościowa GSI-GZWKW-V i dlatego powinna być stosowana, jako skala pomocnicza.
Niezbędnymi parametrami do przeprowadzenia oceny jest maksymalna amplituda przyspieszenia drgań poziomych PGAH10, oraz wartość czasu trwania składowej poziomej przyspieszenia drgań, tHa. Dopuszcza się wyznaczanie czasu trwania drgań, tHa z zależności empirycznych opracowanych między tHa, a energią sejsmiczną wstrząsu Es i odległością epicentralną R.
Skala GSI-GZWKW-A służy do wykorzystania zbioru archiwalnych informacji o przyspieszeniach drgań wyznaczonych w badanym obszarze oraz daje możliwość porównań między ocenami dokonywanymi aktualnie na podstawie skali GSI-GZWKW-V,a ocenami dokonanymi na podstawie parametru przyspieszenia.
Skala uwzględnia 4 stopnie intensywności, dla których opisano wpływ oddziaływania wstrząsów w budynkach, liniowych obiektach infrastruktury podziemnej oraz intensywność odczuwania drgań przez ludzi i uciążliwość użytkowania obiektów budowlanych.
Opis stopni intensywności jest identyczny jak w skali GSI–GZWKW–V.
 
 
 
 
 
SKALA GSI-GZWKW-A – WERSJA DLA AMPLITUD PRZYSPIESZENIA DRGAŃ
 
Rys. 2. Stopnie intensywności drgań w przyspieszeniowej wersji skali GSI-GZWKW-A
 
 
 
Poziomy uciążliwości drgań
 
Tabela 1. Poziomy uciążliwości użytkowania obiektów budowlanych (wg Instrukcji GIG nr 12)
Uciążliwość
Zakłócenie normalnego użytkowania
Odczuwalność skutków eksploatacji przez ludzi
Naprawianie szkód
Nieodczuwalna
Praktycznie
nie występuje
Znikoma
Nie występują skutki wymagające usuwania
Mała
Nieistotne
Zauważalna
W ramach
okresowych remontów
Średnia
Utrudniają użytkowanie
Wzbudzająca
niekorzystne reakcje
Po zakończeniu
eksploatacji
Duża
Mogą wystąpić przerwy w użytkowaniu
Dokuczliwa
Zachodzi potrzeba
bieżących interwencji
 

 

GSI Górnicza Skala Intensywności drgań: