Модели сильных движений грунта для вероятностного детального сейсмического районирования территории РСО-Алания. Часть 2

Резюме

В статье описываются модели спектров и акселерограмм колебаний грунта, а также нехарактерных («спектральных») моделей балльности сотрясений, разработанные в рамках исследований по созданию нового варианта вероятностной карты ДСР территории РСО-Алания. Спектры Фурье и спектры реакции моделируются в виде наборов уровней спектральной плотности (|S|) и спектральных ускорений (SA) на различных частотах (f). Эти параметры рассматриваются как случайные величины, имеющие лог. нормальное распределение вероятностей при различных сочетаниях магнитуд землетрясений (М) и расстояний до очага (D). Построение функций распределения выполнено в два этапа. Сначала определены «среднестатистические» оценки |S| (М, D, f) или SA (М, D, f), а затем путем корректировок эти оценки приближены к условиям рассматриваемой территории. Корректировки сделаны на основе анализа сейсмогеологических особенностей района, влияющих на рассматриваемые параметры СДГ. Базовые («среднестатистические») построения проведены с использованием более 2500 спектров ускорений колебаний грунта при землетрясениях различных районов мира с М=2,5‑7,7, D=2‑808 км и I=3‑10 баллов MSK. Применен также новый метод восстановления спектров колебаний грунта при землетрясениях по их макросейсмическому полю. Для этого использованы данные макросейсмических обследований 27 сильных землетрясений региона с M=3,5‑7,0 и силой сотрясений в эпицентре 6‑9 баллов MSK. Привлечены также данные о силе сотрясений в эпицентрах 189 ощутимых и сильных землетрясений данного района из работы А. А. Никонова. «Спектральные» балльности (Iс) рассчитываются через спектры Фурье по зависимостям из работы Ю. К. Чернова и А. Ю. Чернова (2008 г.). Акселерограммы моделировались как в виде временных функций, генерируемых методом случайных колебаний, так и подбором записей реальных землетрясений с последующим их масштабированием в спектрально-временной области. В обоих случаях критериями точности построений являлись близости спектров, а также амплитуд, периодов и длительностей, измеренных на акселерограммах к соответствующим моделям спектров и описанным в первой части статьи моделям единичных параметров. Получаемые посредством разработанных моделей оценки всех параметров СДГ сопоставлялись между собой, а также с оценками по другим известным в мире моделям – тесты на «внутреннюю» и «внешнюю» согласованность. Показан высокий уровень согласованности и непротиворечивости всех моделируемых параметров СДГ при землетрясениях всех рассматриваемых M и D. Выполненные для сравнения такие же тесты для некоторых других моделей СДГ, рекомендуемых для использования на территории РФ, показали преимущества наших моделей по данному показателю. Разработанные модели СДГ могут быть полезными при вероятностном и детерминистском («ситуационном») анализе сейсмической опасности территории РСО-Алания и других районов со сходными сейсмогеологическими условиями.