Уравнения затухания сейсмической интенсивности

Ф.Ф. Аптикаев; О.О. Эртелева

doi:10.46698/l6340-1853-5364-b

Ф.Ф. Аптикаев Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Россия, 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1
О.О. Эртелева Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Россия, 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, 10, стр. 1

DOI: https://doi.org/10.46698/l6340-1853-5364-b

Ключевые слова: сейсмическая интенсивность, пиковое ускорение грунта, продолжительность колебаний, магнитуда землетрясения, механизм очага, расстояние, грунтовые условия

Резюме

Актуальность работы. Сейсмическая интенсивность является наиболее точной характеристикой сейсмических воздействий, поскольку она напрямую связана с повреждаемостью строительных объектов. В то же время, повреждаемость объектов определяется параметрами сейсмических воздействий. Поэтому оценка затухания интенсивности весьма важна для проектирования сейсмостойких строительных конструкций. Затухание сейсмической интенсивности с расстоянием оценивается согласно уравнению макросейсмического поля. Недостатками этого метода является: 1) использование гипоцентрального расстояния; 2) описание затухания параметров сейсмических колебаний одним уравнением. По эмпирическим данным в инженерном диапазоне сейсмических воздействий (6 – 9 баллов) выделяются три зоны (разломная, ближняя и дальняя), в каждой из которых параметры сейсмического движения грунта различным образом зависят от магнитуды, механизма очага, расстояния и грунтовых условий. Разработка уравнений затухания интенсивности, лишенных этих недостатков, будет способствовать повышению точности прогнозных оценок ожидаемых сейсмических воздействий. Цель работы – исследовать законы затухания сейсмической интенсивности в различных зонах поля колебаний при землетрясениях. Методы исследования – статистический анализ эмпирических данных по сильным движениям грунта. Результаты работы – предложены уравнения затухания для сейсмической интенсивности в различных зонах волнового поля сейсмических колебаний в зависимости от механизма очага и грунтовых условий. Погрешность оценок интенсивности составляет 0.35 балла для разломной и ближней зон и 0.40 балла для дальней зоны. В разломной зоне интенсивность нарастает, достигая максимума на некотором удалении от разлома, на границе разломной и ближней зон. Затем начинается затухание интенсивности, которое резко усиливается при переходе в дальнюю зону. В очаговой зоне (совокупность разломной и ближней зон) приращение интенсивности происходит вследствие изменения несущей способности грунта.

Литература

Аптикаев Ф.Ф. Инструментальная шкала сейсмической интенсивности. М.: Наука и образование, 2012. – 175 с.

Аптикаев Ф.Ф., Копничев Ю.Ф. Учет механизма очага при прогнозе параметров сильных движений. // Доклады академии наук СССР. – 1979. – Т. 247. No 4. – С. 822–825.

Гусев А.А., Шумилина Л.С. Моделирование связи балл – магнитуда – расстояние на основе представления о некогерентном протяженном очаге. // Вулканология и сейсмология. – 1999. – NoNo 4-5. – С. 29–40.

Джанузаков К.Дж. Региональные особенности затухания интенсивности сотрясений сильных землетрясений Кыргызстана и прилегающих к нему районов. // Вестник Института сейсмологии НАН КР. – 2013. – No 2. – С. 13 – 18.

Ибрагимов Р.С., Ибрагимова Т.Л., Мирзаев М.А., Ашуров С.Х. О различиях в оценках сейсмической опасности территории Узбекистана при применении вероятностно-детерминистического и вероятностного подходов. // Проблемы сейсмологии. – 2022. – Т. 4. No 2. – С. 5–18.

Кузин И.П. Соотношения между макросейсмической интенсивностью в баллах и параметрами сейсмического воздействия при сильных землетрясениях. // Физика Земли. – 2002. – No 4. – С. 99–106.

Николаев А.В. Сейсмические свойства рыхлой среды. // Физика Земли. – 1967. – No 2. – C. 23–31.

Окамото Ш. Несущая способность песчаного грунта и горизонтальное давление земли во время землетрясения. // Международная конференция по сейсмостойкому строительству в Сан-Франциско. 1956. Сборник статей. / Пер. с англ. В.А. Быховского. М.: Госстройиздат, 1961. –367 с.

Плетнев К.Г., Роман А.А., Шебалин Н.В. Корреляция между параметрами колебаний и балльностью по данным повторных толчков Дагестанского землетрясения 1970 г. // Бюллетень инженерной сейсмологии. – 1975. – No 9. – С. 5–14.

Петрова Н.В., Дягилев Р.А., Габсатарова И.П. Особенности затухания сейсмического эффекта землетрясений Русской платформы и Урала. // Вопросы инженерной сейсмологии. – 2020. – Т. 47. No 4. – С. 5–25.

Потапов В.А., Чернов Е.А. Уравнение макросейсмического поля с конвергентным решением. // Геология и геофизика. – 2007. – Т. 48. No 8. – С. 881–888.

Соломатин А.В. Построение уточненной модели уравнения макросейсмического поля для землетрясений Курило-Камчатского региона. Интерполяционный и регрессионный подходы. // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. – 2013. – Т. 6. No 1. – C. 30–42.

Фидарова М.И., Заалишвили В.Б., Мельков Д.А. Связь величины макросейсмической интенсивности с различными показателями инструментальных записей колебаний грунтовой толщи. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. No 1. – С. 59–75.

Фролова Н.И., Габсатарова И.П., Петрова Н.В., Угаров А.Н., Малаева Н.С. Влияние особенностей затухания сейсмической интенсивности на надежность оперативных оценок потерь от землетрясений. // Геоэкология. – 2019. – No 5. – С. 23–37.

Фролова Н.И., Габсатарова И.П., Угаров А.Н., Малаева Н.С. Калибровка модели затухания сейсмической интенсивности на примере землетрясений в Албании. // Геоэкология. – 2020. – No 5. – С. 62–77.

Шебалин Н.В. Методы использования инженерно-сейсмологических данных при сейсмическом районировании. // Сейсмическое районирование СССР. / Под ред. С.В. Медведева. М.: Наука, 1968. – Глава шестая. – С. 95–111.

Шебалин Н.В. Соотношение между балльностью и интенсивностью землетрясений в зависимости от глубины очага. // Бюллетень Совета по сейсмологии. – 1957. – No 4.

Эртелева О.О., Аптикаев Ф.Ф. Модель очаговой зоны землетрясения и прогноз параметров сильных движений грунта. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. No 4. – С. 71–84.

Artikov T.U., Ibragimov R.S., Ibragimova T.L., Mirzaev M.A. Models of the macroseismic field earthquakes and their influence on seismic hazard assessment values for Central Asia. // Geodynamics & Tectonophysics. – 2020. – Vol. 11. No. 3. – pp. 606–623.

Bindi D., Parolai S., Oth A., Abdrakhmatov K., Muraliev A., Zschau J. Intensity Prediction Equations for Central Asia. // Geophysical Journal International. – 2011. – Vol. 187. No. 1. – pp. 327–337.

Blake A. Mathematical problems in seismology. // Transactions of the American Geophysical Union. – 1940.

Bommer J.J., Stafford P.J., Akkar S. Current empirical ground-motion prediction equations for Europe and their application to Eurocode 8. // Bulletin Earthquake Engineering. – 2010. – Vol. 8. No. 1. – pp. 5–26.

Campbell K.W. Near-source attenuation of peak horizontal acceleration. // Bulletin of the Seismological Society of America. – 1981. – Vol. 71. No. 6. pp. 2039–2070.

Chiaruttini C., Siro L. The correlation of peak ground horizontal acceleration with magnitude, distance, and seismic intensity for Friuli and Ancona, Italy, and the Alpide belt. // Bulletin of the Seismological Society of America. – 1981. – Vol. 71. No. 6. – pp. 1993–2009.

Lee V.W., Manić M., Bulajić B., Herak D., Herak M., Stojković M., Trifunac M.D. Microzonation of Banja Luka for performance – based earthquake – resistant design. // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. – 2015. – Vol. 78. – pp. 71–88.

Murphy J., O’Brien L. The correlation of peak acceleration amplitude with seismic intensity and other physical parameters. // Bulletin of the Seismological Society of America. – 1977. – Vol. 67. No. 3. – pp. 877–915.

Neumann R. Earthquake intensity and related ground motion. Seattle: University of Washington Press, 1954. – 77 p.

Ross G.A., Seed H.B., Migliaccio R.R. Bridge foundation behavior in Alaska Earthquake. // J. of the Soil Mech. and Found. Div. Proc ASCE (JSMF). –1975. 9B. No SM4, July.

Sponheuer W. Methoden zur Herdtiefenbestimmung in der Makroseismik. // Freiberger Forschungshefte. C88. Berlin: Akademie Verlag, 1960. – 117 p.

Trifunac M.D. Preliminary analysis of the peaks strong earthquake ground motion-de-pendence of peaks on earthquake magnitude, epicentral distance, and recording site conditions. // Bulletin of the Seismological Society of America. – 1976. – Vol. 66. No. 1. –pp. 189–219.

von Kövesligethy R. Seismischer Starkgrad und Intensität der Beben. // Beiträge zur Geophys. – 1907. – Vol. VIII. – pp. 22–29.