Региональные функции затухания макросейсмической интенсивности

УДК 550.34
Чернов Андрей Юрьевич
Научный руководитель: д-р геол.-мин. наук, профессор Галай Борис
Федорович
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Северо-кавказский государственный
технический университет», кафедра «Строительство», г. Ставрополь
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ЗАТУХАНИЯ
МАКРОСЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ СЕВЕРОКАВКАЗСКИХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Актуальность. Сооружения рассчитываются на сейсмостойкость в
соответствии с зоной балльности по Карте ОСР-97. Но точность этой
Карты часто недостаточна для инженерных целей. Уточнение расчетной
сейсмичности конкретной площадки возможно путем проведения
специальных исследований по ДСР и СМР, важной составной частью
которых является учет особенностей макросейсмических эффектов
местных землетрясений или построение региональных функций затухания
балльности I(M,R).
Методика исследований. Разработаны региональные модели двух
видов – традиционные функции затухания балльности I (M,R) и
спектральная модель [9].
Традиционные функции затухания построены в два этапа. Сначала
на основе обобщения 22 наиболее известных в международной практике
зависимостей
I (M,D),
приведенных
в
[5],
дополненных
макросейсмическими описаниями 25 сильных землетрясений Кавказа и
данными из макросейсмических каталогов [1, 2, 3, 4, 6], в численном виде
определены «стандартные» или «среднемировые» наиболее вероятные
значения и дисперсии балльности I при разных сочетаниях магнитуд М и
расстояний до очага D при взбросо-сдвиговых землетрясениях. На втором
этапе в «стандартные» функции затухания балльности введены поправки
учитывающие особенности местных землетрясений, а именно –
увеличение в ближней зоне уровня I на 20% и уменьшения затухания
балльности с расстоянием в дальней зоне на 10%. Примеры полученных
региональных функции затухания традиционного типа в виде сглаженных
кривых приведены на рисунке 1а.
Спектральная модель основана на описанной в [7, 8] тесной связи
макросейсмической интенсивности сотрясений со спектром колебаний
грунта. Аналогичные построения по новой многократно расширенной базе
данных показывают, что значения «ответственных» частот (частот с
минимальными дисперсиями величин |S|(I)), а также вероятных уровней
спектров на этих частотах, для спектров без расчленения землетрясений по
М и D, по новой и старой версии близки. Результаты расчетов по
спектральной модели балльности представлены на рисунке 1б.
а
б
Рисунок 1 – Наиболее вероятные значения макросейсмической
балльности I северо-кавказских землетрясений на различных расстояниях
а) традиционная модель; М – магнитуды землетрясений, D –
расстояние до очага;
б) спектральная модель для землетрясения M=7; R – эпицентральное
расстояние, h – глубина очага; сплошные линии – вдоль простирания
очага, пунктирные линии – вкрест простирания очага, эллипсом
показывают положение очага
Результаты. Определены наиболее вероятные значения и дисперсии
макросейсмических интенсивностей (балльностей) в «средних» грунтовых
условиях при землетрясениях разных магнитуд и удаленностей (рисунок
1). Отличительной особенностью полученных зависимостей является
нелинейное нарастание силы сотрясения при увеличении магнитуды и
меняющийся при изменении магнитуды и расстояния коэффициент
затухания, что лучше соответствует современным представлениям о
физике сильных движений. Кроме того, разработанные региональные
функции затухания указывают на несколько большую интенсивность
северо-кавказских землетрясений в плейстосейстовой области и меньшее
затухание балльности с удалением от нее. Разработанные модели
позволяют также при расчетах балльности более точно учитывать размеры
и ориентацию в пространстве очагов сильных землетрясений.
Заключение. Использование в оценках сейсмической опасности,
сейсмических воздействий и сейсмического риска более точных
региональных функций I (M, D) может скорректировать расчетную
сейсмичность до 0,5 – 1,0 балла MSK. Это имеет большое практическое
значение при решении задач инженерной сейсмологии (оценке
потенциальных сейсмических нагрузок) на возводимые здания и
сооружения. Сейсмоусиление того или иного объекта, наряду с
инженерно-техническими особенностями, связано, прежде всего, с
удорожанием строительства. Поэтому достоверный и детальный учет
региональных и локальных сейсмических факторов позволяет избежать
излишних затрат при возведении объекта строительства и связанных с
этим экономических потерь от изъятия из оборота вложенных в данный
объект средств при сохранении требуемого уровня безопасности и защиты
от исследуемого негативного фактора.
Литература:
[1]
Ельченинова,
О. Н.
Прогнозирование
спектров
землетрясений
по
макросейсмическим данным. Дисс. на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук /
О. Н. Ельченинова. – Южно-Сахалинск – Москва : фонды ОИФЗ РАН им.
О. Ю. Шмидта, 2000.
[2] Никонов, А. А. Каталог ощутимых землетрясений Ставропольского края /
А. А. Никонов. – М. : ОИФЗ РАН им. О. Ю. Шмидта, 1995.
[3] Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен
до 1975 г. / Под редакцией Н. М. Кондорской и Н. В. Шебалина. – М. : Наука, 1977.
[4] Оскорбин, Л. С. Макросейсмическое проявление землетрясений по территории
южной части Дальнего востока / Л. С. Оскорбин, А. О. Бобков. – Южно-Сахалинск :
ИМГиГ ДВО РАН. Геодинамика тектоносферы зоны сочленения тихого океана с
Евразией. Том 6 Проблемы сейсмической опасности Дальневосточного региона, 1997,
С. 45 – 75.
[5] Разработка расчетных моделей сейсмических воздействий для строительного
проектирования с учетом неопределенности и неполноты сейсмологических данных о
спектральных и временных параметрах сейсмических движений грунта. Отчет о работе
/ руководитель и отв. исполнитель Ю. К. Чернов. – Ставрополь : фонды СКИГЦ
Госстроя РФ, 2003.
[6] Составление карты детального сейсмического районирования территории
Ставропольского края / науч. руководитель Г. А. Соболев; отв. исполнитель
А. Я. Сидорин // Отчет о результатах хоздоговорных работ. Том 1 – 6. – М.: ОИФЗ РАН
им. О. Ю. Шмидта, 1996.
[7] Чернов, Ю. К. Некоторые соотношения между параметрами колебаний грунта и
макросейсмической интенсивностью землетрясений / Ю. К. Чернов, В. Ю. Соколов
//Вопросы инженерной сейсмологии. Вып. 24. – М. : Наука, 1983, С. 96 – 107.
[8] Чернов, Ю. К. Сильные движения грунта и количественная оценка сейсмической
опасности территорий / Ю. К. Чернов. – Ташкент : ФАН, 1989.
[9] Чернов, Ю. К. Оценка спектров колебаний грунта при землетрясениях по их
макросейсмическому полю для прогнозирования расчетных сейсмических воздействий
/ Ю. К. Чернов, А. Ю. Чернов // Инженерная геология. М., декабрь 2008, С. 42 – 52.