Меню

Как резонанс разрушил стены



Где дома
разрушаются
сами…

В 1993 году выяснилось, что аппаратура, созданная в 1977 году для прогнозирования осложнений горнотехнической ситуации в угольных шахтах, при использовании на поверхности Земли может выявлять зоны тектонических нарушений.

За прошедшее с тех пор время было обнаружено, что эти зоны имеют, кроме известного повышенного уровня радона, еще целый ряд ранее неизвестных свойств, наличие которых выводит зоны тектонического нарушения на очень высокий уровень в смысле важности для всех землян. И по этой причине они вполне заслуживают собственную аббревиатуру — ЗТН.

Как оказалось, ЗТН – это такие зоны, где сами собой разрушаются дома, где высока вероятность возникновения тяжких заболеваний, и где высока аварийность при осуществлении многих производственных процессов.

Все началось с того, что в 1977 году при проведении экспериментальных сейсмоизмерений в шахтных условиях был обнаружен новый физический эффект и, по сути, новый тип колебательной системы. Эффект этот заключается в том, что при ударном воздействии на породный слой возникает сейсмосигнал, имеющий вид гармонического (синусоидального) затухающего процесса.

Для неподготовленного читателя этот факт может ничего не значить. Тем более, что понятие колебательной системы в литературе прописано весьма нечетко. Дело в том, что, согласно определению, провозглашенному еще лордом Кельвином, объект, который на ударное воздействие откликается гармоническим затухающим сигналом, является колебательной системой.

Таких объектов очень немного. Это маятник, струна, камертон, электрический колебательный контур. Вот, пожалуй, и всё. Но вот, в 1977 году оказалось, что не всё.

Как рассчитать колебания?

Как показали исследования, окружающие нас объекты из подавляющего большинства материалов являются колебательными системами. Причем каждый такой объект имеет столько собственных частот, сколько у него размеров. Плоскопараллельная структура (слой, пластина), в том числе, геологическая, имеет всего один размер – толщину h (если по какой-то причине мы имеем право игнорировать поперечные размеры), и собственная частота f такой колебательной системы имеет следующее значение:

(1)

где k – коэффициент с размерностью скорости, зависящий от материала исследуемого слоя-резонатора. Для горных пород k 2500м/с.

Если структура двухслойная, то такой объект имеет три значения h (h1, h2 и h1+h2) и, стало быть, три собственные частоты. И так далее, вплоть до размеров Земли. В соответствии с этой логикой, собственная частота нашей планеты определяется выражением (1) при h=D – диаметр планеты. Подставив значение D = 12750км, получим период собственных колебаний нашей планеты около 85 мин, что соответствует известным, полученным экспериментально данным.

На основании этого эффекта начало более или менее планомерно развиваться направление, которое получило название спектральной сейсморазведки, и сформировался основной метод – спектрально-сейсморазведочное профилирование (ССП). Использование ССП показало, что мы, на самом деле, существуем в окружении колебательных систем. Земная толща является совокупностью колебательных систем. И все инженерные сооружения также являются совокупностью колебательных систем.

То есть, стало понятно, что как в электротехнике понадобилась перестройка всех представлений об электричестве после обнаружения колебательных контуров, так и в нашей повседневной жизни, в связи с обнаружением наличия упругих колебательных систем вокруг нас, необходима перестройка представлений о той среде, в которой мы существуем.

Если живешь на совокупности колебательных систем (земная толща) и среди колебательных систем (инженерные сооружения), то это означает наличие высокой вероятности резонансных явлений.

Для колебательной системы основными характеристиками являются собственная частота f и добротность Q. Добротность может определяться различными способами. Для нас, в аспекте этой статьи, добротность важна как фактор, показывающий, во сколько раз увеличивается амплитуда вибрации на резонансе.

Поясним. Допустим, некое устройство при работе вибрирует, и амплитуда вибрации составляет какую-то величину. Если это устройство оказалось установленным на колебательной системе, залегающей в земной толще, то при совпадении частоты его вибрации с собственной частотой колебательной системы, то есть, на резонансе, амплитуда вибрации устройства (допустим, вращающегося механизма) возрастет в Q раз. На практике Q может достигать нескольких сотен, и тогда величина вибрации на резонансе может увеличиться также в сотни раз.

Существует известный всем энергетикам парадокс. При изготовлении динамо-машин их балансируют, добиваясь минимального значения вибрации при работе. Однако когда осуществляют установку на месте их постоянной работы, то на некоторых скоростях вращения возникает повышенная вибрация. Так возникают запрещенные скорости вращения. Причины этого явления были непонятны. Однако если учесть, что агрегат находится в связи с колебательной системой, залегающей в земной толще в точке установки агрегата, всё встает на свои места. Понятно, что при этом неизбежно на каких-то скоростях вращения возникают резонансные явления.

При возникновении резонанса амплитуда вибрации возрастает плавно, стремясь к значению, равному амплитуде исходной вибрации механизма, умноженной на Q. При этом может разрушиться грунт, и вибрирующий механизм провалится в образовавшуюся воронку. Если механизм закреплен на железобетонном основании, то при какой-то величине амплитуды вибрации разрушится это крепление, и механизм сорвется со стопоров (как произошло на Саяно-Шушенской ГЭС). Но в любом случае, это разрушение является быстропротекающим, взрывоподобным.

Важно то, что если такому разрушению предшествует плавное нарастание амплитуды вибрации, то это является ПРИЗНАКОМ того, что причина разрушения – резонанс. К сожалению, это является камнем преткновения. Потому что, с одной стороны, чтобы возник резонанс, должна существовать колебательная система, непосредственно связанная с вибрирующим механизмом. А с другой, согласно современной парадигме, в земной толще нет никаких колебательных систем. А стало быть, упоминание понятия резонанса как причины разрушений является как бы запрещенным.

Как определить ЗТН

В результате использования метода ССП обнаружилось следующее. Анализ ССП-разрезов показал, что время от времени общая слоистость исследуемого массива, которая и должна иметь место в условиях слоистого осадочного чехла, прерывается. И при этом на ССП-разрезе прорисовывается воронкообразная (V-образная) структура. Проведенная радоновая съемка показала весьма существенное увеличение уровня радона в зоне такого объекта. На основании этого стало ясно, что наличие на ССП-разрезе V-образной структуры или одной ее образующей является ПРИЗНАКОМ того, что профиль пересек зону тектонического нарушения (ЗТН).

Читайте также:  Как утепление бетонную стену

Пример такого объекта приведен на рис.1.

Свойством, подмеченным сразу же, при первом же случае обнаружения V-образного объекта, была надежная и однозначная связь между наличием ЗТН и наличием визуально наблюдаемых признаков разрушения находящихся рядом с ними инженерных сооружений. Признаки это были следующие:

1. Уход в грунт отдельных частей сооружений – крылечек, веранд или даже наклон дома целиком;

2. Возникновение углублений в поверхности грунта (или асфальта), которые не поддаются заравниванию. После заравнивания они спустя некоторое время возникают вновь;

3. Совершенно непонятный вид разрушения – это наличие вертикальных и субвертикальных трещин в стенах домов. Трещин таких в СПб великое множество, но оставалось непонятным, какие воздействия на дом могут вызвать разрушения такого типа.

И еще одно свойство было обнаружено в 1997 году. Оно заключается в том, что если заглубиться в грунт в ЗТН, то можно добывать воду. С тех пор метод ССП используется для того, чтобы обеспечивать людей водой, и это сейчас происходит как на территории РФ, так и в ряде других стран. Как оказалось, вода, извлекаемая в ЗТН, поднимается с огромных глубин по проницаемым породам, является напорной, и по составу близка к воде, получаемой из близлежащих родников.

Начиная с 1998 года, стала проясняться физика некоторых свойств ЗТН. Дело в том, что в 1998 году ученые Екатеринбурга средствами космической геодезии обнаружили явление, которое они назвали планетарной пульсацией. Оно проявляется тем, что грунт в отдельных местах находится в постоянно подвижном состоянии. Движение грунта имеет вид пульсации, частота которой имеет настолько низкое значение, что его можно зарегистрировать только с помощью специальной аппаратуры, несмотря на то, что амплитуда пульсации может достигать огромных значений, вплоть до 10 см.

Как оказалось, проявляется планетарная пульсация только в зонах тектонических нарушений. И сразу, как только появилась эта информация, стали понятными некоторые моменты. Ну, во-первых, стало понятно, что эта пульсация как раз и является тем самым механизмом, который разрушает как горные породы в ЗТН, так и оказавшиеся там инженерные сооружения.

Так, если фундамент сооружения оказался только частично в ЗТН, то часть фундамента окажется в неподвижном состоянии, а часть будет подвергаться воздействию со стороны пульсирующего грунта. Возникающие при этом изгибные знакопеременные напряжения на границах ЗТН вызовут в хрупком материале фундамента и в стенах формирование вертикальных трещин. Это явление противоречит веками наработанному строителями принципу, который заключается в том, что чем прочнее фундамент, тем надежнее сооружение. В результате воздействия планетарной пульсацией получается наоборот. Как показывает практика, самыми ненадежными, самыми разрушающимися оказались дома, возводимые по монолитной технологии. И как оказалось, необъяснимые ранее разрушения плавающих оснований, железобетонных плит – весьма нередкое событие.

Далее, всё существенно усугубляется, если в возводимых в ЗТН сооружениях оказывается механизм, оказывающий на свое основание (на грунт или железобетонную плиту) динамическое (вибрационное) воздействие. Возникающие при этом резонансные явления резко увеличивают скорость разрушения сооружения, вплоть до возникновения аварийных ситуаций.

С увеличением на Земле количества разного рода энергетических установок (оказывающих на грунт динамическое воздействие) увеличивается вероятность попадания их в ЗТН, а следовательно, в условия возникновения резонанса. И, стало быть, увеличивается количество аварий на этих установках.

За счет увеличения вероятности разрушения энергетических установок снижается КПД планетарной энергетики, и если дальше так пойдет, то недалеко до такого состояния, когда увеличение энергетической оснащенности планеты станет экономически нецелесообразным.

ЗТН – на расстоянии протянутой руки

Некоторые обследования объектов методом ССП выливаются в демонстрационные сеансы. Так, в результате инженерно-геофизических исследований при строительстве Северо-Западной ТЭЦ (СПб) было обнаружено, что под только что возведенным по новейшим финским технологиям зданием машинного зала первой очереди залегают две пересекающиеся под центром зала линейные зоны тектонического нарушения. Так сложилось, что одна из этих зон ушла под корпус релейных защит, который разрушился, даже не дождавшись завершения своего строительства. Однако руководство ТЭЦ не могло себе представить, что это разрушение произошло из-за влияния каких-то эфемерных факторов (как они восприняли ЗТН), к тому же незамеченных при обследовании стандартными методами инженерной геологии. О том же, что эти объекты могут грозить разрушением машинному залу, никто такой мысли не допускал.

Разрушения в машинном зале начались меньше, чем через год после начала работы агрегатов. Причем ещё до того, как вибрация достигла ощутимых величин. В настоящее время в этом зале трещинами расходится пол.

Понимание физики взаимодействия объектов, оказывающих на грунт динамическое воздействие с грунтом, позволило бы существенно снизить аварийность таких объектов. А об уровне реальной аварийности можно судить, если добиться возможности сделать просто обзорную экскурсию по машинным залам различных ТЭЦ. Уровень разрушений практически всех этих объектов впечатлит любого непредвзятого зрителя.

Выходящие в ЗТН глубинные газы формируют геопатогенность. Попадая в подвал дома, эти газы могут при наличии вентиляции уходить в атмосферу, а в отсутствии вентиляции – в жилые помещения первого этажа. Это явление приводит к тому, что количество людей, болеющих тяжелейшими заболеваниями, на первом этаже ощутимо больше, чем на других этажах. По мнению медиков, изучавших этот феномен, глубинные газы, проникающие в жилые помещения, являются основной причиной подавляющего большинства тяжелейших заболеваний людей на Земле. Поэтому при строительстве и эксплуатации как жилых домов, так и производственных помещений, следует обращать особое внимание на вентиляцию поддомного пространства и не допускать длительного присутствия людей в подвалах (подвальные магазины, мастерские и т.п.).

Читайте также:  Как снять плитку со стены не поломать ее

Отмечу, что при монолитной технологии строительства поддомное пространство отсутствует, и при наличии трещиноватости в плите глубинные газы беспрепятственно проникают в жилые помещения.

Подводя итоги, можно сказать следующее.

Скорость разрушения инженерных сооружений, оказавшихся в ЗТН, всегда имеет повышенные значения. Скорость их разрушения зависит от величины ЗТН и ее параметров. Но, замечу, не зависит от величины сооружения, его конструкции и качества строительства. Однако при наличии в доме вибрирующих механизмов скорость разрушения возрастает многократно, а само разрушение может иметь быстропротекающий, взрывоподобный характер.

Стало очевидным, что для снижения аварийности и губительного воздействия со стороны ЗТН, необходимо перед началом строительства осуществлять обследование территории будущей стройплощадки на предмет наличия на ней зон тектонических нарушений. И только после этого можно принимать решение о местонахождении сооружения и его архитектуре.

Адам ГЛИКМАН,

директор научно-технической фирмы «Геофизпрогноз»

Этот материал опубликован в ноябрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.

Источник

Что разрушило стены древнего Иерихона?

. «Народ воскликнул, и затрубили трубами. И обрушилась стена города до своего основания». Так рассказывает Библия об одном из самых загадочных сражений прошлого — падении Иерихона . Но быть может, библейское сказание не более, чем сказка? Или очередное историческое заблуждение, поскольку стены разрушились совсем от иных причин?

Археологические исследования уже нашего времени выявили удивительные факты. Город-крепость Иерихон действительно существовал в Палестине, на территории современной Иордании в промежутке между седьмым и вторым тысячелетием до н.э.
Остатки былых укреплений были найдены современными археологами. Причем, по мнению некоторых исследователей, стены города действительно были разрушены в короткий срок, а вовсе не пали жертвой времени и стихий .

Это открытие и подтолкнуло ученых к исследованию загадки феномена «иерихонских труб». Неужели можно создать некие устройства, от акустических колебаний которых не спасут и самые толстые стены?

Долгое время загадка оставалась неразрешенной. Да, громкие звуки действительно плохо действуют на людей. Во времена Средневековья, говорят, даже существовала такая жестокая и мучительная казнь: человека сажали под колокол, и гром меди постепенно убивал беднягу.

Да, каждое сооружение имеет свою собственную частоту колебаний. И если на той же частоте возбудить колебания от постороннего источника, то может наступить резонанс — колебания сооружения самопроизвольно будут становиться все сильнее, пока оно не разрушится. Хрестоматийным стал исторический анекдот о роте солдат, которая, шагая в ногу, протопала по мосту, и тот рухнул.

Но чем дальше продолжались исследования, тем убежденней становилось мнение исследователей о том, что еще большие разрушения, чем гром и грохот, могут нанести звуки. неслышимые. Дело в том, что мы с вами собственными ушами слышим лишь часть акустических колебаний — примерно от 20 герц до 20 килогерц.

Звуки ниже и выше этого диапазона наши барабанные перепонки не воспринимают, хотя они и существуют. Звуки ниже 20 герц стали называть инфразвуками, а выше 20 000 герц — ультразвуками.

В технике и медицине ныне чаще используют ультразвуки. Но это не значит, что и об инфразвуках ничего не известно.

Одним из первых на инфразвуки обратил внимание «чародей эксперимента» — знаменитый американский физик Роберт Вуд. В 1901 году он по просьбе своего приятеля, театрального режиссера, создал трубу с очень низким голосом.

Когда Вуд задействовал ее в одном лондонском театре, надеясь, как и режиссер, вызвать этими звуками у зрителей чувство тревоги, необходимое по ходу спектакля, людей обуял самый натуральный ужас. Многие в панике бежали со спектакля.

Театральный эксперимент пришлось прекратить. Но это вовсе не значит, что об опыте Вуда тут же и забыли. Изобретатели попытались найти военное применение инфразвуку. Так, скажем, в апреле 1945 года союзники обнаружили установку чудовищных размеров на полигоне в Хиллерслебене. Оказалось, что это излучатель сверхнизких звуков, созданный в Третьем рейхе. Акустические эксперименты решено было продолжить. Тем более что у союзников были и собственные мотивы для ведения дальнейших работ.

Например, от рабочих одного из заводов на юге Франции стали поступать жалобы на странные недомогания. Проработав несколько часов в цехе, многие чувствовали головную боль, тревогу, у кого-то даже шла кровь из носа. Выявить причину явления администрация завода поручила профессору В. Тавро .

Тот провел серию исследований и понял, что причиной всему — вентилятор, с помощью которого проветривался цех. Оказалось, что лопасти его при вращении, кроме всего прочего, производили акустические колебания частотой около 7 герц. Эти инфразвуковые волны и стали причиной недомогания рабочих.

Обнаружив необычное явление, ученые принялись и дальше исследовать его. Для этого понадобилось воспроизвести инфразвук в лаборатории. В лаборатории Гавро был построен гигантский свисток, напоминающий многократно увеличенный полицейский.

Сам профессор признавался, что не решается включить свою установку на полную мощность в 2 кВт из опасений разрушить здание лаборатории. Уже при излучаемой мощности в 100 Вт люди стремглав бежали вон, а стены и потолок покрывались трещинами.

Позднейшие опыты французского ученого подтвердили печальную славу сверхнизких колебаний. Люди, облучаемые инфразвуком, впадают в панику, страдают от сильной головной боли, теряют рассудок. При частоте 7 Гц наступает резонанс всего организма: «в пляс» пускаются желудок, сердце, легкие. Бывает, что мощные звуки разрывают даже кровеносные сосуды. И 2 кВт ведь не предел.

Читайте также:  Как установить наличник при неровной стене

Не обошли вниманием подобные случаи и наши исследователи. Еще в 30-е годы XX века академика В.В. Шулейкина заинтересовала такая загадка. Когда в Северном Ледовитом океане на корабле «Таймыр» работала советская научная экспедиция, многие ее участники жаловались на сильную боль в ушах, которая появлялась при запуске шаров-зондов в верхние слои атмосферы.

При «прослушивании точно таких же шаров в Москве ничего подобного не наблюдалось. Шары вели себя вполне мирно. Значит, виновато море? Догадку академика подтвердили опыты на Черноморском побережье.

Несколько позднее советский ученый Н. Андреев доказал, что инфразвук зарождается над поверхностью вод в результате волнового вихреобразования. Ну а раз это так, то почему бы разгулявшемся ветру и сильному волнению не стать источником мощных инфразвуковых колебаний воздуха? По расчетам ученых, шторм даже средней силы может породить инфразвук мощностью в десятки киловатт, распространяющийся на сотни километров в округе.

Кстати, этот факт позволяет пролить свет истины и на еще одну загадку природы. Многие наслышаны о загадочных происшествиях в так называемом Бермудском треугольнике. Нарушение и потеря зрения у экипажей, мозговые расстройства, внезапное ухудшение самочувствия, панический ужас и, как следствие всего этого, многочисленные катастрофы, описанные в литературе, — все это как будто неплохо вписывается в схему биологического воздействия инфразвука на людей.

Точки над «i» в проблеме инфразвука и списке жертв Бермудского треугольника должна была поставить американская экспедиция, специально откомандированная в данный район в 60-е годы прошлого века. Однако американцы заявили, что ничего из ряда вон выходящего им обнаружить не удалось .

Возможно, что это действительно так. Но может быть, какие-то факты ученые США и скрыли от общественности? Ведь, судя по некоторым сведениям, в секретных лабораториях за океаном вот уже многие десятилетия ведутся исследования инфразвука.

Так, скажем, в 1961—1962 годах исследователи НАСА провели ряд экспериментов по воздействию мощного инфразвука на человека. Дело в том, что источником неслышимых звуков, кроме всего прочего, является и ракетный двигатель. И необходимо было понять, выдержит ли такое воздействие организм человека во время космического полета.

Оказалось, что низкие звуковые частоты — от 0 до 100 герц — при силе звука до 155 децибелл производят колебания грудной клетки, влияющие на дыхание, вызывают кашель и головную боль, а также искажение визуального восприятия. Особенно вредны для глаз оказались колебания частотой в 19 Гц — они входят в резонанс с глазными- яблоками. При этом, по свидетельству инженера Вика Тэнди, у людей в глазах даже возникают некие «видения».

Это, в свою очередь, позволило выдвинуть такую гипотезу. Как известно, в старых замках, заброшенных строениях некоторые наблюдатели время от времени видят привидения — призрачные фигуры серого или белого цвета. Так вот, говорят исследователи, инфразвук в таких строениях может генерироваться ветрами, гуляющими по длинным коридорам замка. Ведь там вечно полно сквозняков.

Ну а чем занимаются исследователи инфразвука в наши дни? Еще в 80-е годы прошлого века начала свое интенсивное развитие акустическая голография. В отличие от голографии оптической, позволявшей создавать объемные изображения предметов, видимых в прозрачной среде — например, воздухе или в очень чистой воде, акустическая голография нашла себе применение прежде всего в геофизике.

С помощью сейсмических волн, проникавших глубоко в недра нашей планеты, ученые научились получать сведения о строении земных слоев, их особенностей, о расположении в подземных кладовых тех или иных полезных ископаемых.

В дальнейшем акустическая голография стала использоваться и в технике. С ее помощью, как уверяют исследователи, в некоторых случаях им удается видеть не только форму того или иного объекта, но и его внутреннее строение — например, раковины и прочие дефекты внутри металлической отливки.

Недавно подобная технология пришла в медицину. С помощью направленных акустических волн удается проводить высокоточное зондирование внутренних органов и даже осуществлять операции без разрезов.

Так, ныне под руководством нашего соотечественника, доктора Александра Щукина, работающего ныне в США, сотрудники лаборатории имени Стефана Девидсона, штат Нью-Джерси, создают виртуальный «акустический палец», который позволит детально обследовать опухоли и дробить желчные камни, не внедряясь в организм.

Не забыта, впрочем, и возможность военного применения подобных устройств. По сведениям зарубежной печати, в США в наши годы найден способ резко увеличить КПД инфразвуковых установок, ранее достигавший едва ли 1 %. В итоге удалось создать прототип звуковой пушки, которая испускает две акустические волны в низкочастотном диапазоне.

Главная хитрость заключается в том, что эти волны от излучателей можно сфокусировать на определенном удалении от источников. Интерференция волн приводит к резкому усилению колебаний, что, говорят, позволяет «выводить из строя крупные подразделения противника», а также разгонять толпы митингующих.

Кроме того, в ходе экспериментов было выявлено, что инфразвуковая пушка, направленная жерлом вглубь Земли, способна вызвать даже локальные землетрясения. Таким образом, получается, открыт путь к созданию сейсмического оружия.

Однако вряд ли в качестве такового могли использоваться те иерихонские трубы, с которых начат этот рассказ. Для разрушения стен мощности у них маловато. Исследования последнего времени показали, что городские стены и прочие строения Иерихона были разрушены в результате землетрясения. Однако при нем, как теперь известно, тоже генерируются инфразвуковые волны. Так что.

Из книги «100 великих заблуждений»

Источник