Опыт экспресс-оценок спектров реакции по спектрам Фурье ускорений колебаний грунта при землетрясениях
Резюме
Актуальность работы. В Российской Федерации и за рубежом накоплен значительный объем данных о спектрах Фурье колебаний грунтов при сильных землетрясениях. В отечественной практике эти данные используются, в том числе, для оценок спектров реакции колебаний грунта, необходимых для антисейсмического проектирования. Однако процедуры такого рода пересчетов относительно сложны и трудоемки. Поэтому на данный момент полезно дополнительно иметь и более простые, но обладающие приемлемой точностью способы таких расчетов. Разработке варианта решения этой задачи и посвящено настоящее исследование. Цель исследований. Разработка новых моделей для вероятностного описания спектров реакции ускорений колебаний грунта при землетрясениях разной величины и удаленности. Объект исследований. Эмпирические функции затухания с расстоянием спектров колебаний разных типов грунтов при землетрясениях. Методы исследования. Комплексный статистический анализ большого объема одновременно зарегистрированных спектров Фурье и спектров реакции колебаний разных типов грунтов при землетрясениях разных магнитуд и удаленностей. Сопоставление интегральных (кумулятивных) спектров Фурье и спектров реакции, попарно рассчитанных для различных сейсмоактивных районов. Разработанные модели спектров реакции тестировались путем их сопоставления со спектрами и пиковыми ускорениями колебаний грунта при реальных землетрясениях. Результаты исследования. Разработаны статистические модели связи между спектрами реакции и спектрами Фурье ускорений колебаний грунта, позволяющие с приемлемой точностью оценивать спектральные ускорения по имеющимся данным об уровнях спектральной плотности Фурье колебаний грунта. Разработанные модели в определенной степени универсальны и позволяют оценивать спектры реакции землетрясений для разных магнитуд, расстояний и частот, для разных типов грунтов, а также для простых («ситуационных») и интегральных (кумулятивных) оценок. Использование разработанных моделей позволило получить новые альтернативные оценки имеющих существенное практическое значение соотношений между пиковыми ускорениями колебаний грунта и максимальными величинами спектральных ускорений.
Литература
Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология. Т. 2. М.: Мир, 1983. – С. 751–857.
Брун Дж.Н. Физика сильных движений, вызванных землетрясениями. / В кн.: Сейсмический риск и инженерные решения. М.: Недра, 1981. – С. 129–161.
Ванмарке Э.Х. Реакция сооружений на землетрясения. / В кн.: Сейсмический риск и инженерные решения. М.: Недра, 1981. – С. 256–299.
Газлийские землетрясения 1976 и 1984гг. Ташкент: Фан, 1986. – 368 с.
Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией. / Проблемы сейсмической опасности Дальневосточного региона. Т. VI. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. – 237 с.
Глаговский В.П., Кассирова Н.А., Воронков О.К. и др. Исследования сейсмостойкости скважин нефтедобывающей платформы на шельфе Сахалина. // Нефтяное хозяйство. – 2004. – No 6. – С. 72–77.
Дагестанское землетрясение 14 мая 1970 г. Разрушительные последствия. Инженерная сейсмология. Вопросы сейсмостойкого строительства. М.: Наука, 1981. – 265 с.
Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации ОСР-97. Объяснительная записка и список городов и населенных пунктов, расположенных в сейсмоопасных районах. / Гл. редакторы В.Н. Страхов, В.И. Уломов. – М.: ОИФЗ РАН, 1999. – 57 с.
Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М.: Наука, 1975. – 174 с.
Назарбекское землетрясение 11 декабря 1980 г. Ташкент: Фан, 1984. – 145 с.
Папское землетрясение 1984 г. Ташкент: Фан, 1986. – 136 с.
Опасные природные и техногенные процессы в горных регионах: модели, системы, технологии. Коллективная монография. / Под редакцией А.В. Николаев, В.Б. Заалишвили. – Владикавказ: ГФИ ВНЦ РАН, 2019. – 806 с.
Рустанович Д.Н. Колебания поверхности земли в эпицентральных зонах сильных землетрясений. М.: Наука, 1974. – 97 с.
Чернов Ю.К. Эмпирические модели для вероятностных оценок колебаний «мягких» и «твердых» грунтов при землетрясениях. // Геология и геофизика Юга России. – 2024. – Т. 14. No 2. – С. 90–106.
Чернов Ю.К. О новом подходе к учету влияния «грунтового фактора» при вероятностных оценках сейсмической опасности территорий. // Геология и геофизика Юга России. – 2023 – Т. 13. No 4. – С. 55–70.
Шикотанское землетрясение 1994 г. Эпицентральные наблюдения и очаг землетрясения. М.: ОИФЗ РАН, 1995. – 136 с.
Штейнберг В.В., Сакс М.В., Аптикаев Ф.Ф. и др. Методы оценки сейсмических воздействий (пособие). // Вопросы инженерной сейсмологии. – 1993. – Вып. 34. – С. 5–94.
Akkar S., Sandikkaya M.A., Bommer J.J. Empirical ground-motion models for point- and extended-source crustal earthquake scenarios in Europe and the Middle East. // Bulletin of Earthquake Engineering. – 2014. – Vol. 12. No. 1. – рр. 359–387.
Atkinson G.M., Sonley E. Empirical Relationships between Modified Mercalli Intensity, and Response Spectra. // BSSA. – 2000. – Vol. 90(2). – pp. 533–544.
Boore D.M., Atkinson G.M. Ground-motion prediction equations for the average horizontal component of PGA, PGV, and 5%-damped PSA at spectral periods between 0.01 s and 10.0 s. // Earthquake Spectra. – 2008. – Vol. 24. No. 1. – рр. 99–138.
Boore D.M., Joyner W.B., Fumal T.E. Estimation of response spectra and peak accelerations from Western North American Earthquake: An Interim Report. Part 2. // U.S. Geological Survey Open – File Report. – 1994. – pp. 94–127.
Campbell K.W., Bozorgnia Y. NGA ground motion model for the geometric mean horizontal component of PGA, PGV, PGD and 5%-damped linear elastic response spectra at periods ranging from 0.1 s to 10.0 s. // Earthquake Spectra. – 2008. – Vol. 24(1). – рр. 139–171.
Campbell K.W., Bozorgnia Y. Near-Source Attenuation of Peak Horizontal Acceleration From Worldwide Accelerograms Recorded from 1957 to 1993. // In: Proceedings, Fifth U. S.National Conference on Earthquake Engineering, July 10-14 1994 Chicago. Earthquake Engineering Research Institute, Oakland, California. – 1994. – Vol. III. – pp. 283–292.
Danciu L., Kale O., Akkar S. The 2014 earthquake model of the Middle East: ground motion model and uncertainties. // Bulletin of Earthquake Engineering. – 2018. – Vol. 16. – pp. 3497–3533.
Sadigh K., Egan J., Youngs R. Specification of ground motion for seismic design of long period structures. // Earthquake Note. – 1986. – pp. 57–132.
English
Русский
