СЕЙСМОЛОГИЯ (от греч. seismós - колебание, землетрясение и lógos - слово, учение) - раздел геофизики, изучающий землетрясения, их причины, природу и последствия. Основными носителями сейсмологической информации являются сейсмические волны, интерпретация сейсмограмм которых наряду с изучением проявлений сейсмичности позволяет исследовать глубинное строение, физические свойства и динамику недр Земли и других планет. Широкое прикладное развитие сейсмология получила в методах сейсморазведки полезных ископаемых, в сейсмостойком строительстве, в оборонных целях при регистрации взрывов, в том числе ядерных, а также в медицине и в других областях знаний, имеющих отношение к колебательным и ударным воздействиям. Как самостоятельная наука сейсмология начала развиваться в начале 19 века.
Первая международная сейсмологическая комиссия, в состав которой вошли российские ученые Г.К.Левицкий и О.А.Баклунд, была образована в 1839 г. в Берлине. В России в 1888 г. с целью сбора и систематизации данных о землетрясениях И.В.Мушкетовым была создана Сейсмическая комиссия Русского географического общества. Впервые были составлены каталоги землетрясений для всего мира (Дж.Милн и Р.Малле) и для России (И.В.Мушкетов и А.П.Орлов). Основное внимание уделялось геол. природе сейсмических явлений (К.И.Богданович, В.Н.Вебер, Д.И.Мушкетов, Ф.Монтессю де Баллор, А.Зиберг и многие другие), разработке сейсмометрической аппаратуры и созданию сейсмических станций (Б.Б.Голицын, А.В.Вихерт, П.М.Никифоров и др.).
В 1900 г. при Российской Императорской Академии наук образована Постоянная центральная сейсмическая комиссия (ПЦСК) под председательством О.А.Баклунда, положившая начало инструментальной сейсмологии. В дальнейшем ПЦСК переросла в Международную ассоциацию сейсмологии (МАС), председателем которой в 1911 г. был избран академик Б.Б.Голицын.
Изучая сейсмограммы сильных землетрясений, Р.Д.Олдгем (1906 г., Индия), А.М.Мохоровичич (1909 г., Хорватия) и Б.Гутенберг (1914 г., Германия) впервые определили местоположение земного ядра и подошвы земной коры.
В 1913-1915 гг. Б.Б.Голицын обнаружил две новые границы изменения физических свойств в Земле - на глубине 106 км, связанную им с подошвой изостатического слоя, и на глубине 492 км, характеризующуюся значительным ростом скоростей сейсмических волн и позднее названную его именем.
И.Леманн (1936 г., Дания), используя первоклассные сейсмограммы российских сейсмических станций “Екатеринбург”, “Иркутск” и др., оборудованных сейсмографами Б.Б.Голицына, открыла существование внутреннего ядра Земли.
Выдающиеся научные труды Б.Б.Голицына и Е.Вихерта (Германия) ознаменовали первый, “русско - немецкий”, период развития мировой сейсмологии, после которого на долгие годы восторжествовал “англо - американский” во главе с Б.Гутенбергом, Г.Джеффрисом (Англия) и К.Е.Булленом (Австралия).
В развитие отечественной сейсмологии в советский период большой вклад внесли Г.А.Гамбурцев, Г.П.Горшков, Д.П.Кирнос, Н.В.Кондорская, С.В.Медведев, Ю.В.Ризниченко, Е.Ф.Саваренский, М.А.Садовский, С.Л.Соловьев и другие известные геофизики и геологи.
Одним из главных научных и прикладных направлений сейсмологии является сейсмическое районирование, основанное на выявлении зон возникновения очагов землетрясений и картировании сейсмической опасности. Первая в мире карта сейсмического районирования (отв. ред. Г.П.Горшков) создана в СССР в 1937 г. В настоящее время в России нормативными являются карты общего сейсмического районирования - ОСР - 97 (отв. ред. В.И.Уломов).
С начала 70-х годов XX века в сейсмологии развивается новое направление - физика очага землетрясения и разработка методов прогноза землетрясений. Продолжается поиск предвестников землетрясений. В лабораторных условиях моделируются всевозможные физические процессы, которые могут иметь отношение к сейсмическим очагам. Разработкой приборов и методов регистрации сейсмических колебаний занимается специальный раздел сейсмологии - сейсмометрия.
Современная сейсмология располагает широкой глобальной сейсмической сетью. Станции ведут регистрацию землетрясений по единому времени (среднее гринвичское) и единообразным инструкциям. Сведения по каналам связи собираются в центрах обработки данных (см. раздел "Службы") и являются исходными для мировых сейсмологических исследований.
Международные научные связи по сейсмологии осуществляет Международная ассоциация сейсмологии и физики земных недр (МАСФНЗ, IASPEI) при Международном союзе геодезии и геофизики (IUGG). Одним из крупнейших международных сейсмологических научных проектов последних лет (1992 - 1999 гг.) была Программа по оценке глобальной сейсмической опасности (Global Seismic Hazard Assessment Program - GSHAP) и созданию первой мировой карты сейсмического районирования.
АФТЕРШОК (after - после, shock - толчок) - толчок после основного землетрясения в его очаговой области. Афтершоки возникают практически сразу же после произошедшего землетрясения в результате продолжающихся подвижек пород, снимающих оставшиеся упругие напряжения в раздробленном сейсмическом очаге. Магнитуда самого крупного афтершока обычно на единицу меньше магнитуды основного толчка, однако даже менее крупные афтершоки могут причинить существенный ущерб, располагаясь на меньшей глубине и ближе к тому или иному объекту. Продолжительность афтершокового процесса зависит от величины магнитуды главного толчка (mainshock) и глубины залегания его очага. Количество афтершоков экспоненциально убывает со временем (иногда в течение нескольких лет).
ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (I - intensity) - сейсмический эффект, оцениваемый в баллах по описательной шкале интенсивности сотрясений земной поверхности, основанной на реакции людей, строительных объектов и на изменениях природных объектов. Сейсмический эффект определяется в основном тремя параметрами: уровнем амплитуд, преобладающим периодом и продолжительностью колебаний. Последний фактор может оказаться решающим для нарушения устойчивости сооружений, для которых кратковременная нагрузка даже с весьма высокой амплитудой (ускорением) может быть неопасной. В Российской Федерации используется сейсмическая шкала MSK-64. Максимальное значение интенсивности в этой шкале, как и в большинстве других аналогичных шкал, составляет 12 баллов. Более современной шкалой сейсмической интенсивности является 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала - EMS-98. Инженеры-строители при проектировании зданий и сооружений обычно учитывают информацию об интенсивности, начиная с 7 баллов или выше. (В Японии пользуются 7-балльной шкалой сейсмической интенсивности.) Сейсмический эффект, наблюдаемый в том или ином пункте, зависит как от величины (магнитуды) землетрясения, так и от удаленности и глубины залегания сейсмического очага, спектральных характеристик сейсмических волн, а также от местной геологии в этом пункте. Наиболее сильными из известных землетрясений были 11-12-балльные Хангайские землетрясения 9 и 23 июля 1905 года в Монгольском Алтае.
МАГНИТУДА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (М, от латинского magnitudo - величина) - условная логарифмическая величина, определенная по инструментальным наблюдениям сейсмическими станциями и характеризующая общую энергию упругих колебаний, вызванных землетрясениями или взрывами. Магнитуда позволяет сравнивать источники колебаний по их энергии. Максимальное значение - около 9. Имеется много различных шкал магнитуд, включая локальную магнитуду (ML), магнитуду, определенную по поверхностным (MS) и по объемным волнам (mb), по сейсмическому моменту (MW). Более современной энергетической оценкой землетрясений являются моментные магнитуды MW, обусловленные сдвиговой подвижкой пород в сейсмическом очаге. Самые крупные землетрясения происходят на Земле, в среднем, один раз в год. Наибольшими из инструментально зарегистрированных землетрясений были Чилийское землетрясение 22 мая 1960 года с Мw=9.5 и относительно недавнее Индонезийское землетрясение 26 декабря 2004 года с аналогичной моментной магнитудой Мw.
Первоначальная шкала магнитуд была предложена Чарльзом Рихтером в 1935, поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.
МИГРАЦИЯ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ - последовательное возникновение в пространстве и во времени очагов близких по магнитуде землетрясений (обычно в интервале ±0.2 при шаге 0.5 единицы магнитуды) вдоль сейсмогенерирующих геологических. структур соответствующих рангов (иерархическая система разломов). Чем глубиннее и протяженнее структура, тем выше магнитуда мигрирующих вдоль нее очагов землетрясений. Очаг очередного землетрясения в конкретном интервале магнитуд обычно удален от аналогичного очага на расстояние, примерно равное четырехкратному его размеру (протяженности), а время его возникновения примерно соответствует периоду повторяемости таких землетрясений вдоль всей сейсмогенной структуры. Аналогичные явления наблюдаются также и в последовательностях афтершоков в отдельных сейсмических очагах. Изучение миграционных процессов позволяет выявлять районы и интервал времени (годы) возникновения потенциальных очагов землетрясений соответствующих магнитуд.
МОДЕЛЬ ЗОН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ - физическое описание явлений и процессов в геологических структурах, генерирующих землетрясения. В основу Модели зон возникновения очагов землетрясений (зон ВОЗ) положен совместный анализ геоморфологических, геодинамических, геофизических и сейсмологических данных. Существует несколько разновидностей моделей зон ВОЗ, представляющих источники землетрясений в виде точек (эпицентров), линий (активных разломов), площадей (условно однородных сейсмогенных зон) и объемов (тектонических блоков); рассматриваются также комбинированные модели. Линеаментно-доменно-фокальная модель зон ВОЗ (ЛДФ-модель) имитирует структуру, сейсмический потенциал и сейсмический режим для зон возникновения очагов землетрясений. В ЛДФ-модели рассматриваются четыре масштабных уровня: крупный генетически единый регион, характеризующийся долговременным средним сейсмическим режимом, и три его основных структурных элемента – линеаменты, в генерализованном виде представляющие оси трехмерных сейсмоактивных разломных или сдвиговых структур прямолинейной или почти прямолинейной формы; домены, охватывающие квазиоднородные в тектоническом и геодинамическом отношении объемы геологической среды и характеризующиеся рассеянной сейсмичностью, не поддающейся структурированию на данном масштабном уровне; потенциальные очаги землетрясений (фокусы), как правило, выявляемые путем поиска палеосейсмодислокаций. ЛДФ-модель впервые была положена в основу создания комплекта карт Общего сейсмического районирования территории Российской Федерации - ОСР-97 (1991-1997). К числу упрощенных моделей с рассеянной (диффузной) сейсмичностью относится модель условно однородных зон, т. н. сейсмических провинций. Она создается либо в случае недостатка сейсмологической информации, либо в связи с мелким масштабом построения. Границы провинций устанавливаются на основе геоморфологических особенностей, истории геологического развития, наличия активных разломов и др. геодинамических признаков. Подобная модель использована в частности при создании международной карты глобальной сейсмической опасности (GSHAP, 1992-1999).
ОЧАГ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ - объем геологической среды, где происходят разрывы пород и высвобождение упругих напряжений. Размер области очага и величина сбрасываемых упругих напряжений обусловливает энергию сейсмических волн и магнитуду землетрясения. Так, протяженность очага землетрясения с магнитудой М=7.0 и более превышает 50 км. Мерой величины очага является также сейсмический момент - произведение модуля сдвига горных пород на площадь разрыва и амплитуду смещения. Место в очаге, в котором начинается разрыв, называется гипоцентром (фокусом) землетрясения, а его проекция на земную поверхность - эпицентром. По типу смещения пород в очаге он может быть охарактеризован как сдвиг, сброс, надвиг или более сложная их комбинация. Очаги, в зависимости от глубины расположения, подразделяются на мелкофокусные - в пределах земной коры до глубины 70 км; промежуточные - в верхней мантии в интервале глубин 70-300 км и глубокофокусные на глубине от 300 до 600-700 км. Последние связаны с зонами субдукции (погружения) литосферных плит в мантию Земли.
СЕЙСМИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ – максимальные сейсмические воздействия, возникающие с определенной вероятностью на заданной территории в заданном интервале времени и связанные с повторяемостью землетрясений. Оценка сейсмической опасности - первый шаг к сейсмическому районированию и оценке сейсмического риска. Сейсмическая опасность обусловливается явлениями, сопровождающими землетрясения (сотрясения грунта, поверхностные разрывы, оползни, обвалы, цунами и т.п.) и влияющими на нормальную жизнедеятельность. Вероятностный анализ сейсмической опасности (ВАСО) - метод, сочетающий в себе альтернативные модели очагов землетрясений, периоды повторяемости сейсмических явлений, зависимости затухания сейсмического эффекта с расстоянием, а также явные и случайные неопределенности в вероятностной модели сейсмической опасности.
СЕЙСМИЧЕСКАЯ УЯЗВИМОСТЬ - отношение ожидаемых затрат на восстановление объектов, которые могут быть подвержены разрушающему воздействию землетрясения заданной интенсивности, к их первоначальной стоимости. Уязвимость изменяется от 0 (отсутствие повреждений) до 1.0 (не подлежит восстановлению). Зная текущую стоимость объекта, можно определить ущерб в денежном выражении. Зависимость уязвимости от сейсмического воздействия (например, в баллах) называется функцией уязвимости. Под уязвимостью населения понимается возможная доля погибших, раненых от общего числа жителей, находившихся в той или иной зоне сейсмической интенсивности. В некоторых странах, чтобы условно оценить материальные потери, связанные с гибелью и травмами людей, учитываются страховые выплаты, связанные с этими случаями. В России же до сих пор отсутствует закон о страховании от землетрясений.
СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ - упругие колебания, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений, взрывов и других сейсмических источников. Вблизи очагов сильных землетрясений сейсмические волны обладают разрушительной силой, а на значительных расстояниях от эпицентров регистрируются лишь сейсмографами. Основными типами волн являются продольные, поперечные и поверхностные. Продольные волны (Р) переносят изменения объёма в среде (сжатия и растяжения). Колебания в них совершаются в направлении распространения. Поперечные волны (S) не образуют в среде объёмных изменений и представляют собой колебания частиц, происходящие перпендикулярно направлениям распространения волны. Поперечные волны распространяются лишь в твердой среде, в жидких средах отсутствуют. Последнее обстоятельство, в частности, послужило доказательством наличия "жидкого" (расплавленного) ядра внутри Земли. Поверхностные волны по внешнему виду напоминают волны на поверхности воды, однако имеют иную природу, представляя собой суперпозицию продольных и поперечных волн. Они многообразны (волны Релея, Лява, Стоунли и др.). Скорость распространения сейсмических волн увеличивается с глубиной. С удалением от очага увеличивается и период колебаний среды в их пределах.
СЕЙСМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ - сейсмическая активность (частота) возникновения во времени очагов землетрясений разных магнитуд, обусловленная особенностями пространственно-временного и энергетического развития глубинных сейсмогеодинамических процессов и структурой сейсмоактивных регионов. Характеризуется среднемноголетними периодами повторяемости землетрясений разных магнитуд, миграцией сейсмической активизации, возникновением периодов повышенной активности и затишья и т.п.
СЕЙСМИЧЕСКИЙ РИСК - вероятность социально-экономического ущерба от возможных землетрясений в соответствии с расчетной сейсмической опасностью территории и уязвимостью строительных и природных объектов (тип зданий и инфраструктур, качество строительных объектов, плотность населения, оползни, сели, экология, и т.д.). На основании оценок сейсмической опасности и оценок уязвимости зданий и сооружений населенных пунктов могут быть составлены карты сейсмического риска, на основании которых, зная стоимость объектов, можно оценить ожидаемый ущерб в денежном исчислении.
СЕЙСМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ - картирование потенциальной сейсмической опасности в баллах макросейсмической шкалы или в других параметрах (ускорение, скорости колебаний грунта и др.), которые необходимо учитывать при строительстве в сейсмических районах. Согласно российским стандартам, сейсмическое районирование подразделяется на общее сейсмическое районирование (ОСР), детальное сейсмическое районирование (ДСР) и сейсмическое микрорайонирование (СМР). Различие между перечисленными видами сейсмического районирования заключается в объектах изучения, содержании задач и методиках их решения, что определяет масштабы картирования. Карты сейсмического районирования различного уровня входят в состав Строительных норм и правил (СНиП), а также других нормативных и методических документов по сейсмостойкому проектированию и строительству.
СЕЙСМОГЕОДИНАМИКА - в отличие от сейсмотектоники, характеризующей преимущественно статику и геометрическую связь сейсмических очагов с глубинным строением, рассматривает природу сейсмичности как результат движений земной коры и всей литосферы с учетом их иерархической структуры, прочностных свойств, напряженно-деформированного состояния, процессов разрушения на разных масштабных уровнях - от локальных очагов отдельных землетрясений до региональных и глобальных сейсмогенерирующих структур, а также пространственно-временного развития сейсмической активности (миграция очагов и др.).Термин "сейсмогеодинамика" был введен В.И. Уломовым в начале 70-х гг. XX в. и получил широкое распространение, в том числе и за рубежом.
СЕЙСМОМЕТРИЯ (от сейсмо... и ...метрия) - раздел сейсмологии, разрабатывающий приборы и методы регистрации (записи) колебаний грунтов, сооружений и др. объектов, главным образом при воздействии на них сейсмических волн. Сейсмометрия начала развиваться с начала 20 в. Приборы для записи сейсмических колебаний называются сейсмографами, результаты записи - сейсмограммами.Регистрация сейсмических волн, возникающих при землетрясениях, ядерных взрывах и от др. источников упругих волн, ведётся на сейсмических станциях автоматически и непрерывно. Обычно эти станции удалены от источников возможных сейсмических помех, а сейсмографы устанавливаются в заглубленных помещениях на массивных фундаментах. Для инженерно-сейсмологических исследований сейсмографы устанавливаются в типовых зданиях и сооружениях и обычно работают в ждущем режиме, т. е. включаются при землетрясениях.
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ОЧАГИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ (ПОЗ) - наиболее опасные в сейсмическом отношении участки сейсмогенерирующих зон, которые проявляли себя сейсмическими подвижками большой магнитуды в очень далеком прошлом (палеосейсмодислокации, археологические данные и др.), отстоящим от настоящего времени на число лет, превышающее среднемноголетний период повторяемости землетрясений такой магнитуды. По тектоническим и геодинамическим признакам могут быть выделены и менее явные потенциальные очаги, о сейсмической истории которых пока ничего не известно.
ДРУГИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Термин
Определение
Акселерограмма
Запись ускорения колебаний объекта во времени.
Анализ реакции площадки
Определение движений грунта при землетрясении с учетом местных условий грунта, с помощью теории распространения плоских волн. Профиль грунта моделируется как столб грунта конечной глубины, с бесконечным простиранием в горизонтальных направлениях. Волны землетрясения распространяются вверх по столбу грунта, определяя движения грунта на поверхности.
Анализ сейсмической опасности
Количественная оценка опасности сотрясений грунта на конкретной площадке. Сейсмическую опасность можно анализировать детерминистически или вероятностно (см. ДАСО и ВАСО).
Вероятностный анализ сейсмической опасности (ВАСО)
Вероятностный метод, сочетающий альтернативные модели очагов, периоды повторяемости и зависимости затухания сильного движения, а также явные и случайные неопределенности в вероятностной модели сейсмической опасности для получения вероятности превышения конкретного уровня движения грунта.
Движение свободной поверхности площадки
Движение, происходящее непосредственно на земной поверхности или вблизи поверхности на конкретной площадке при отсутствии сооружения (строительного объекта). Определяется по анализу реакции площадки.
Деагрегационный анализ
Методика компьютерного расчета наиболее вероятных магнитуд землетрясений и расстояний от очага до площадки, преобладающих в ВАСО при данном периоде повторяемости и периоде колебаний.
Детальная фаза изысканий
Заключительная стадия изысканий, обеспечивающая получение всех необходимых данных для разработки детального проекта строительства конкретного сооружения на выбранной площадке (участке трассы).
Детерминистический анализ сейсмической опасности (ДАСО)
Детерминистическая процедура по оценке опасности движения грунта на площадке путем рассмотрения конкретного сценария сейсмической активности, состоящего из принятого землетрясения определенной силы, произошедшего в определенном месте.
Запись землетрясения
Запись ускорения, скорости или смещения при землетрясении в функции времени. Может быть инструментальной или синтетической.
Интенсивность землетрясения
Качественная мера силы, масштаба и распределения сотрясений грунта. Основана на применении описательных шкал, визуальных наблюдениях и сообщениях о повреждениях строений, геотехнических разрушениях, изменениях земной поверхности и реакции людей. Например: уточненная шкала Меркалли (ММI), шкала Метеорологического агентства Японии (JMA) и шкала интенсивности землетрясения, предложенная Медведевым, Шпонхойером и Карником (MSK-64).
Контрольное (начальное) движение
Движение, возникающее в коренных породах.
Кривая сейсмической опасности
График зависимости между вероятностью превышения или повторяемостью и амплитудой движения грунта (например, МУГ) для указанного уровня достоверности, определенного по ВАСО.
Магнитуда землетрясения
Количественная мера масштаба землетрясения, не зависящая от места наблюдения. Определяется как десятичный логарифм амплитуды максимального колебания грунта, записанного на сейсмограмме при прохождении сейсмической волны определенного типа с вводом стандартной поправки на расстояние до гипоцентра. Обычно применяемые в мировой практике шкалы магнитуд включают: шкалу магнитуд Рихтера или шкалу локальных магнитуд (ML), шкалу магнитуд поверхностных волн (Ms) (в России ей соответствуют магнитуды MLH или MLV), шкалу магнитуд объемных волн (mb) и шкалу моментных магнитуд (MW). Шкала моментных магнитуд позволяет избегать насыщения шкалы магнитуд, что происходит с другими шкалами магнитуд.
Максимальное расчетное землетрясение (МРЗ)
Максимальная расчетная интенсивность сейсмических воздействий, выраженная в баллах, ускорениях или в других единицах, вероятность возникновения которой хотя и очень мала, но макросейсмические последствия могут оказаться значительными, вызвать существенные повреждения и/или частичную потерю устойчивости сооружения, но не должно привести к его обрушению или создать серьезную угрозу для здоровья, безопасности, или окружающей среды.
Максимальное спектральное ускорение
Абсолютное максимальное ускорение в спектре реакции, не зависящее от периода проявления. Подобное же определение относится к спектральной скорости и смещению.
Максимальное ускорение грунта (МУГ)
Максимальное ускорение движения грунта, соответствующее ускорению в нулевой период в спектре реакции. Подобное же определение относится к скорости и смещению.
Метод логического дерева
Вероятностный метод учета неопределенностей моделей при моделировании. В этом методе применяется структура из узлов и ветвей в виде дерева, представляющих соответственно точки принятия решений и альтернативные модели. Ветви от каждого узла имеют определенный заданный вес, который суммируется до 1, показывая правдоподобие ветвей. Поиск по логическому дереву выполняется путем исчерпывающей выборки или по вероятностной процедуре для определения статистических рядов.
Метод сейсмических жесткостей (МСЖ)
Применяется для оценки относительных изменений (приращений) сейсмической балльности при сейсмическом микрорайонировании (СМР) площадок строительных объектов. Оценка приращения балльности и расчет параметров сейсмических воздействий осуществляется путем сравнения отношений сейсмических (акустических) жесткостей, представляющих произведение скорости распространения сейсмических волн на средние значения плотности грунта для изучаемого и эталонного разреза.
Начальная фаза изысканий
Начальная стадия изысканий, выполняемая с детальностью, обеспечивающей обоснование концепции проекта строительства и выбор наиболее благоприятных участков для размещения сооружений в пределах исследуемой территории.
Определение начальной (исходной) сейсмичности
Система оценки сейсмической опасности, основанная на нормативных федеральных картах общего сейсмического районирования (ОСР) и на официально утвержденных материалах по детальному сейсмическому районированию (ДСР).
Программа работ по изысканиям
Документ, составляемый обычно изыскательской организацией в соответствии с техническим заданием заказчика и содержащий детальное описание выполняемых работ, в том числе: краткую характеристику степени изученности района и задач проекта; методы получения данных (включая спецификацию применяемого оборудования), методы анализа, обработки и представления информации, оценку стоимости работ и календарный план их выполнения.
Проектное землетрясение (ПЗ)
Максимальная интенсивность сейсмических воздействий, выраженная в баллах, ускорениях или в других единицах, которая с определенной вероятностью может возникнуть в течение срока службы строительного объекта, но не причинить ему каких-либо существенных повреждений и не привести к остановке его функционирования.
Расчетный спектр реакции грунта
Расширенный и сглаженный спектр реакции движения свободной площадки, обычно получаемый путем анализа, оценки и статистического комбинирования ряда отдельных спектров реакции, полученных по записям движения грунта при землетрясениях.
Сейсмическая опасность
Вероятность проявления сейсмических воздействий определенной силы на заданной площади в течение заданного интервала времени. Сейсмические воздействия выражаются в баллах шкалы сейсмической интенсивности, амплитудах колебаний грунта или иных характеристиках, используемых при проектировании зданий и сооружений.
Сейсмическая уязвимость
Определяется как отношение стоимости восстановления к общей стоимости соответствующего элемента риска. Под элементами риска понимаются находящиеся на рассматриваемой территории люди, инженерные сооружения гражданского и промышленного назначения, коммуникации жизнеобеспечения и другие составляющие инфраструктуры, а также экономическая и коммерческая деятельность. Уязвимость изменяется от 0 (отсутствие повреждений) до 1 (полное разрушение).
Шкала оценки интенсивности колебаний на поверхности Земли при землетрясениях. В России принята 12-балльная шкала МSК-64, аналогичная европейской шкале Меркалли-Канкани-Зиберга 1917 года, или американской модифицированной шкале ММI 1931 года.
Сейсмический момент в очаге землетрясения
Мера масштаба землетрясения, связанная с усилением сил, действующих по зоне сдвига. Рассчитывается по прочности породы (модуль сдвига, умноженный на площадь разрывов и на среднюю величину подвижки). Сейсмический момент рассчитывается по магнитуде поверхностной волны, MS. Обозначается Мо.
Сейсмический риск
Вероятность социального и экономического ущерба, связанного с землетрясениями на заданной территории в течение определенного интервала времени. Сейсмический риск (R), сейсмическая опасность (H) и уязвимость (V) связаны соотношением R = H x V.
Сейсмическое микрорайонирование
Раздел инженерной сейсмологии, задачей которого является уточнение данных сейсмического районирования и степени сейсмической опасности на застраиваемых территориях. С помощью сейсмического микрорайонирования интенсивность землетрясений в баллах, указанная на картах сейсмического районирования, может быть скорректирована на ±1-2 балла в зависимости от местных тектонических, геоморфологических и грунтовых условий. Большое влияние на величину сейсмического балла оказывает обводнённость пород (уровень грунтовых вод), их литологических состав (для многолетнемёрзлых грунтов – их температура), однородность и условия залегания грунтов, а также характер рельефа (наличие крутых склонов также увеличивает сейсмических эффект). Как правило, на скальных и многолетнемёрзлых грунтах сейсмический эффект на один балл понижается, на рыхлых, особенно увлажнённых грунтах, – на 1 балл повышается. В соответствии со Строительными нормами и правилами (СНиП) карты сейсмического микрорайонирования застраиваемых территорий должны учитываться при проектировании сейсмостойких сооружений.
Сейсмическое районирование
Оценка потенциальной сейсмической опасности, т.е. максимально возможной интенсивности землетрясений в баллах сейсмической шкалы, которую необходимо учитывать при строительстве в сейсмических районах.
Согласно российским стандартам, сейсмическое районирование подразделяется на общее сейсмическое районирование (ОСР), детальное сейсмическое районирование (ДСР) и сейсмическое микрорайонирование (СМР). Различие между перечисленными видами сейсмического районирования заключается в объектах изучения, содержании задач и методиках их решения, что определяет масштабы картирования. ОСР (в настоящее время - ОСР-97) отвечает федеральному уровню, ДСР - региональному и СМР - местному. Карты общего сейсмического районирования, определяющие исходную сейсмическую опасность, входят в состав Строительных норм и правил (СНиП), а также других нормативных и методических документов по сейсмостойкому проектированию и строительству.
Сейсмичность
Подверженность Земли или отдельных территорий землетрясениям. Характеризуется территориальным распределением очагов землетрясений, их магнитудами и частотой возникновения (сейсмический режим), интенсивностью и другими параметрами.
Сейсмостойкое строительство
Строительство, осуществляемое в районах, подверженных землетрясениям, с учётом воздействия на здания и сооружения сейсмических (инерционных) сил. Наряду с термином "сейсмостойкое строительство" получил распространение более точный термин "антисейсмическое строительство". Дополнительные требования к объектам, строящимся в сейсмических районах, устанавливаются соответствующими нормами (правилами). В районах, где прогнозируемая максимальная интенсивность сотрясений (сейсмичность, сейсмическая активность) не превышает 6 баллов, проведение специальных антисейсмических мероприятий (при проектировании и строительстве), как правило, не предусматривается. Сейсмичность районов, подверженных землетрясениям, определяется по картам сейсмического районирования. Для уточнения сейсмичности площадки (участка) строительства проводятся соответствующие изыскания (сейсмическое микрорайонирование). Строительство в районах с сейсмичностью, превышающей 9 баллов, весьма неэкономично. Поэтому в нормах указания ограничены районами 7-9-балльной сейсмичности. Обеспечение полной сохранности зданий во время землетрясений обычно требует больших затрат на антисейсмические мероприятия, а в некоторых случаях практически неосуществимо. Учитывая, что землетрясения (особенно сильные) происходят сравнительно редко, нормами допускается возможность повреждения элементов конструкций, не представляющего угрозы для безопасности людей или сохранности ценного оборудования. Степень сейсмического воздействия на здания (сооружения) в значительной мере зависит от грунтовых условий. Наиболее благоприятными в сейсмическом отношении считаются прочные скальные грунты. Сильно выветренные или нарушенные геологическими процессами породы, просадочные грунты, районы осыпей, плывунов, горных выработок неблагоприятны, а иногда и непригодны для устройства оснований сооружений; в тех случаях, когда строительство всё же осуществляется в таких геологических условиях, прибегают к усилению оснований и осуществляют дополнительные мероприятия по сейсмозащите сооружений. Это приводит к значительному удорожанию строительства. Сейсмостойкость сооружения обеспечивается как выбором благоприятной в сейсмическом отношении площадки строительства, так и специальными конструктивными мероприятиями. Большое значение для повышения сейсмостойкости сооружений имеет высокое качество строительных материалов и работ. Для большинства зданий их расчётная сейсмостойкость принимается равной сейсмичности строительной площадки. Для особо ответственных сооружений их расчётная сейсмостойкость повышается по сравнению с сейсмичностью строительной площадки (как правило, на один балл, что соответствует увеличению сейсмических нагрузок вдвое), а для временных сооружений, разрушение которых не связано с человеческими жертвами, – снижается.
Состав работ
Техническое описание видов работ, менее исчерпывающее, чем Программа изысканий.
Спектр реакции
Максимальная реакция системы с одной степенью свободы на конкретный ввод данных проявления землетрясения во времени как функции периода собственных колебаний и коэффициента затухания системы с одной степенью свободы. Периоды собственных колебаний в данном случае обычно находятся в диапазоне от 0,01 до 10,0 с. Диапазон коэффициентов затухания обычно составляет от 1 до 5%.
Уточнение общего сейсмического районирования - УОСР
Более детальные, по сравнению с ОСР-97, исследования сейсмоактивных территорий, результатом которых должно быть уточнение сейсмической опасности (УСО) как отдельных пунктов (УСО-1), так и ограниченных территорий (УСО-2, т.е. аналог ДСР), основанное на уточнении модели исходной сейсмичности (УИС). При этом обязательным является выполнение тех же нормативных требований, которые заложены в вероятностные оценки карт ОСР-97 (вероятности 10%, 5%. 1% и 0.5% возможного превышения номиналов карт в течение 50-летних интервалов времени).
Уточнение исходной сейсмичности - УИС
Уточнение разломно-блоковой (линеаментно-доменной) модели зон возникновения очагов землетрясений (зон ВОЗ) на основе более детальных исследований, по сравнению с исследованиями по созданию карт общего сейсмического районирования (ОСР-97), имеющих федеральное значение.
Уточнение сейсмической опасности - УСО
Уточнение сейсмической опасности (УСО) осуществляется путем расчетов на основе уточненной модели исходной сейсмичности (УИС). В целом, УИС и УСО составляют основу детального сейсмического районирования (ДСР) сейсмоактивных территорий. При этом обязательно выполняются те же нормативные требования, которые заложены в вероятностные оценки карт ОСР-97 (вероятности 90%, 95%. 99% и 99.5% непревышения номиналов карт в течение 50 лет).
ШКАЛЫ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
Краткое содержание Шкалы сейсмической интенсивности MSK-64
5 баллов - Пробуждение. Ощущается внутри зданий, на открытых участках, наблюдается раскачивание висящих предметов, возможны повреждения 1-й степени в зданиях типа А;
6 баллов - Испуг. Падает мебель, люди пугаются и выбегают на улицу, возможны повреждения 1-й степени в отдельных зданиях типа Б и во многих зданиях типа А, отдельные случаи оползней;
7 баллов - Повреждение зданий. Испуг и паника. Многие люди с трудом удерживаются на ногах, во многих зданиях типа В повреждения 1-й степени; во многих зданиях типа Б повреждения 2-й степени во многих зданиях типа А повреждения 3-й степени, оползни и трещины на дорогах;
8 баллов - Сильное повреждение зданий. Во многих зданиях типа В повреждения 2-й степени; во многих зданиях типа Б повреждения 3-й степени во многих зданиях типа А повреждения 4-й степени, случаи разрыва стыков трубопроводов, оползни и трещины на дорогах;
9 баллов - Всеобщее повреждение зданий. Во многих зданиях типа В повреждения 3-й степени, во многих зданиях типа А повреждения 5-й степени, случаи разрывы подземных частей трубопроводов, искривление ж/д рельсов;
10 баллов - Всеобщее разрушение зданий. Во многих зданиях типа В- повреждения 4-й степени, в отдельных 5-й степени. Здания типа Б- повреждения 5-й степени, большинство зданий типа А -повреждения 5-й степени. Опасные повреждения плотин, дамб, разрывы и искривления подземных трубопроводов. Появляются трещины в грунтах от 0,2 до 1,0 м. Возможны большие оползни на берегах рек;
11 баллов - Катастрофа. Разрушение зданий хорошей полстройки, мостов, плотин, ж/д путей, шоссейные дороги приходят в негодность. Горные обвалы;
12 баллов - Изменение рельефа. Сильные повреждения, разрушения всех типов наземных и подземных сооружений. радикальные изменения земной поверхности.
Краткое содержание современной Европейской макросейсмической шкалы ЕMS-98
Описание типичных наблюдаемых эффектов (сокращенно)
1
Неощутимое
Не ощущается
2
Едва ощутимое
Ощущается только некоторыми людьми, находящимися в покое в помещении
3
Слабое
Ощущается в помещениях некоторыми людьми. Находящиеся в покое в помещении люди ощущают раскачивание или легкое дрожание
4
Широко наблюдаемое
Ощущается многими людьми в помещениях, вне помещений только немногими. Некоторые люди пробуждаются. Окна и двери скрипят, дребезжит посуда
5
Сильное
Ощущается большинством людей в помещениях, вне помещений только немногими. Многие спящие люди пробуждаются. Некоторые испуганы. Все строения дрожат. Висящие предметы сильно качаются. Мелкие предметы сдвигаются. Окна и двери качаются, раскрываются или закрываются
6
С легкими
повреждениями
Многие люди испуганы и выбегают из помещений. Некоторые предметы падают. Многие дома слегка страдают от неструктурных повреждений вроде волосяных трещин или падения кусков штукатурки
7
С повреждениями
Большинство людей испуганы и выбегают из помещений. Мебель сдвигается и предметы падают с полок в большом количестве. Многие хорошо построенные обычные дома страдают от умеренных повреждений: мелкие трещины в стенах, выпадение штукатурки, часть дымовых труб падает, старые здания могут обнаруживать большие трещины в стенах и выпадение заполнителей из стен
8
С сильными повреждениями
Многие люди с трудом удерживаются на ногах. Многие дома имеют крупные трещины в стенах. Некоторые хорошо построенные обычные дома показывают очень сильные повреждения стен, в то время как старые слабые постройки могут обрушиться
9
Разрушительное
Общая паника. Многие слабые конструкции обрушиваются. Даже хорошо построенные обычные дома показывают очень сильно повреждаются: выпадение стен или частичные конструктивные разрушения
10
Очень разрушительное
Многие обычные хорошо построенные дома обрушаются
11
Опустошительное
Большинство обычных хорошо построенных домов, даже некоторые с хорошим антисейсмическим проектом, разрушаются
12
Полностью опустошительное
Почти все здания полностью разрушаются
ЗАТУХАНИЕ СЕЙСМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА С УДАЛЕНИЕМ ОТ ЭПИЦЕНТРА
Магнитуда землетрясения характеризует энергию сейсмических волн, излучаемых его очагом, а интенсивность сейсмических сотрясений на земной поверхности зависит как от величины эпицентрального расстояния, так и от глубины залегания очага. Приведенные кривые затухания характеризуют спадание интенсивности сейсмических сотрясений с удалением от эпицентра землетрясений разных магнитуд с "нормальной" глубиной очагов, верхняя кромка которых расположена достаточно близко к земной поверхности. Чем очаг глубже, тем слабее сейсмический эффект в эпицентре и тем медленнее затухает он с расстоянием.
// Этот эффект можно уподобить интенсивности освещенности поверхности обычным фонариком. Чем ближе он к ней, тем ярче освещенность на кратчайшем расстоянии от него, но тем быстрее она убывает с удалением от фонарика. При удалении же самого фонарика от освещаемой поверхности освещенность в центре становится тусклее, но зато этот "менее опасный полумрак" охватывает достаточно большую площадь. //
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Чтобы писать комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
» Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. Зарегистрируйтесь на портале чтобы оставлять комментарии
Материалы предназначены только для ознакомления и обсуждения. Все права на публикации принадлежат их авторам и первоисточникам. Администрация сайта может не разделять мнения авторов и не несет ответственность за авторские материалы и перепечатку с других сайтов. Ресурс может содержать материалы 16+
