О новом подходе к учету влияния «грунтового» фактора при вероятностных оценках сейсмической опасности территорий

Резюме

Актуальность работы. В последнее время стали появляться данные о том, что при вероятностном анализе сейсмической опасности (PSHA) для учета грунтовых условий лучше использовать новые «одноступенчатые» расчетные схемы, которые дают более точные оценки, чем старые «двухступенчатые». Однако эти данные получены на ограниченном материале и, поэтому, остается вопрос, настолько ли они имеют общий характер и не являются ли частным случаем. В настоящей статье сделана попытка прояснения этого важного в научно-методическом и прикладном плане обстоятельства, чем и определяется ее актуальность. Цель исследования. Изучение особенностей и масштабов флуктуаций интегральных вероятностных оценок приращений балльности и спектральных характеристик «мягких» грунтов по отношению к «твердым» при землетрясениях в районах с разными сейсмогеологическими условиями. Методы исследования. Рассмотрены четыре тестовых участка территорий с разными сейсмотектонической обстановкой и сейсмическим режимом. Для каждого участка выполнен вероятностный анализ сейсмической опасности. Все расчеты PSHA сделаны раздельно для «мягких» и для «твердых» грунтов. Оценивались вероятные интенсивности сотрясений и спектры (Фурье и реакции) ускорений колебаний грунта. В целях повышения информативности эксперимента для одного и того же участка производились расчеты с использованием различных моделей зон ВОЗ и повторяемостей землетрясений. Итоговые оценки сделаны для землетрясений с разными средними периодами повторяемости. Варианты оценок, полученных для «мягких и «твердых» грунтов применительно к разным сейсмогеологическим условиям и для разных средних периодов повторяемости землетрясений затем сопоставлены между собой, на основании чего и сделаны окончательные выводы. Результаты исследования. Для исследуемых участков (гг. Владикавказ, Ставрополь, Моздок и ст. Кавказская) разработаны свои функции распределения вероятностей интенсивностей сотрясений, уровней спектральной плотности Фурье и спектральных ускорений «мягких» и «твердых» грунтов, определены значения этих параметров для землетрясений со средними периодами повторяемости от 100 до 10000 лет и соответствующие их разности (приращения балльности) и соотношения (спектральные характеристики). Анализ всех вариантов расчетов показал, что в соотношениях параметров колебаний «мягких» и «твердых» грунтов наблюдается значительная вариабельность ‒ по приращениям балльности до 2 баллов MSK, по спектральным характеристикам до 60%. Эти результаты показывают, что вероятностные оценки сейсмической опасности по традиционной «двухступенчатой» схеме, когда «грунтовая» составляющая общего эффекта оценивается отдельно от «очаговой» составляющей и затем учитывается в виде некоторой постоянной поправки, могут приводить к существенным искажениям. Более перспективным здесь является использованный в данной работе «одноступенчатый» подход.