Спектры реакции колебаний грунта и макросейсмическая интенсивность землетрясений: некоторые статистические соотношения
Резюме
Цель исследований. Получение новых данных о взаимосвязях между макросейсмическими и физическими характеристиками сильных движений грунта при землетрясениях и улучшение на этой основе способов прогнозирования возможных сейсмических воздействий в сейсмоактивных районах. Актуальность работы. Территория РФ по уровню сейсмической опасности разделена на зоны с различной макросейсмической интенсивностью (балльностью) сотрясений. Основанные же на этих данных расчеты на сейсмостойкость используют не сами макросейсмические баллы, а поставленные им в соответствие физические характеристики колебаний грунта – амплитуды и спектры реакции. Поэтому вопрос адекватности этих соответствий всегда имел первостепенное значение. Еще одна причина перманентной актуальности проводимых в данном направлении исследований – это то, что получаемые в их процессе данные являются одним из главных источников фундаментальных знаний о природе землетрясений и об их воздействии на окружающую среду и общество. Объект исследования. Макросейсмическая интенсивность сотрясений и спектры реакции колебаний грунта при землетрясениях и количественные соотношения между ними. Методы исследования. Комплексный анализ эмпирических и расчетных данных об уровнях спектральных ускорений колебаний грунта (SA) на различных фиксированных частотах (f) при землетрясениях разной силы (I) и построение на этой основе вероятностных моделей связи между ними при землетрясениях разных магнитуд (М) и удаленностей (D). Результаты исследования. Для каждой из 18-ти спектральных составляющих логарифмически равномерно распределенных по частотам в диапазоне 0,28–22 Гц, получены вероятностные оценки SA при различных сочетаниях М, D и I. Построены соответствующие вероятностные модели SA(M,D,I,f), посредством анализа которых выявлены частоты и соответствующие им уровни SA, не зависящие от M и D и определяющиеся только балльностью I. Эти частоты, свои для каждого значения I названы «ответственными» за макросейсмический эффект данной силы. Предложена методика определения макросейсмической интенсивности I по спектру реакции SA(f), позволяющая получать более точные оценки, чем традиционные методики оценок по единичным параметрам колебаний (амплитудам, периодам и др.).
Литература
Заалишвили В.Б., Мельков Д.А., Фидарова М.И., Харебов К.С. К вопросу пересчета сейсмической интенсивности шкалы Японского метеорологического агентства (JMA) в макросейсмическую шкалу MSK. // Геология и Геофизика Юга России. – 2024а. – Т. 14. No 1. – С. 19–35. DOI: 10.46698/VNC.2024.82.41.002.
Заалишвили В.Б., Мельков Д.А., Фидарова М.И., Шманатов Г.В. Геоэкологические аспекты формирования интенсивности землетрясения на основе инструментальных данных. // Геология и Геофизика Юга России. – 2024б. – Т. 14. No 2. – С. 45–60. DOI: 10.46698/VNC.2024.27.90.004.
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.
Медведев С.В. Инженерная сейсмология. – М.: Госстройиздат. 1962. – 284 с.
Медведев С.В. Международная шкала сейсмической интенсивности. // Сейсмическое районирование территории СССР. М.: Наука, 1968. – С. 158–162.
Опасные природные и техногенные процессы в горных регионах: модели, системы, технологии: коллективная монография. / Труды VIII Международной конференции. Владикавказ: ГФИ ВНЦ РАН, 2022. – 477 с.
Раутиан Т.Г., Халтурин В.И., Доцев Н.Т., Саргсян Н.М. Макросейсмическая магнитуда. // Вопросы инженерной сейсмологии. – 1989. – Вып. 30. «Оценка эффекта сильных землетрясений». – С. 98–110.
Сейсмическая шкала и методы измерения сейсмической интенсивности. М.: Наука, 1975. – 279 с.
Сейсмическое микрорайонирование. / Отв. редактор С.В. Медведев. – М.: Наука, 1977. – 248 с.
Чернов Ю.К. Сильные движения грунта и количественная оценка сейсмической опасности территорий. Ташкент: ФАН», 1989. – 295 с.
Чернов Ю.К. Эмпирические модели для вероятностных оценок спектров колебаний «мягких» и «твердых» грунтов при землетрясениях. // Геология и геофизика Юга России. – 2024а. – Т. 14. No 2. – С. 90–106. DOI: 10.46698/VNC.2024.27.64.007.
Чернов Ю.К. Опыт экспресс-оценок спектров реакции по спектрам Фурье ускорений колебаний грунта при землетрясениях. // Геология и геофизика Юга России. – 2024б. – Т. 14. No 4. – С. 113–127. DOI: 10.46698/VNC.2024.44.23.010.
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.
Atkinson G.M., Sonley E. Empirical relationships between modified Mercalli intensity, and response spectra. // BSSA. – 2000. – Vol. 90(2). – pp. 533–544.
Caprio M., Tarigan B., Worden B, Wiemer S, Wald D.J. Ground motion to intensity conversion equations (GMICEs): A Global relationship and evaluation of regional dependency. // Bulletin of the Seismological Society of America. – 2015. – Vol. 105. No. 3. – pp. 1476–1490. DOI: 10.1785/0120140286.
Du K., Ding B., Luo H., Sun J. Relationship between peak ground acceleration, peak ground velocity, and macroseismic intensity in Western China. // Bulletin of the Seismological Society of America. – 2019. – Vol. 109. No. 1. – pp. 284–297. DOI: 10.1785/0120180216.
Nemati M. Relationships between modified Mercalli intensity and engineering ground-motion of the earthquakes in Persia. // Journal of Earthquake Engineering. – 2015. DOI: 10.1080/13632469.2015.1104751.
Sokolov V. Three techniques for estimation of Instrumental Intensity: a comparison. // In: Proceedings of the 2013 World Congress on Advances in Structural Engineering and Mechanics (ASEM13). 2013. Jeju, Korea, рр. 574–591.
Worden C.B., Gerstenberger M.C., Rhoades D.A., Wald D.J. Probabilistic relationships between ground-motion parameters and modified Mercalli intensity in California. // Bulletin of the Seismological Society of America. – 2012. – Vol. 102. No. 1. – рр. 204–221.
Yaghmaei-Sabegh S., Tsang H.H., Lam N.T.K. Conversion between peak ground motion parameters and modified Mercalli intensity values. // Journal of Earthquake Engineering. – 2011. – Vol. 15. No. 7. – рр. 1138–1155.
English
Русский
