Что значит сейсмическая активность

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ

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.

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.

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.

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.

Первоначальная шкала магнитуд была предложена Чарльзом Рихтером в 1935, поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера.

ДРУГИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

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 (M_L), шкалу магнитуд поверхностных волн (M_s) (в России ей соответствуют магнитуды M_LH или M_LV), шкалу магнитуд объемных волн (mb) и шкалу моментных магнитуд (M_W). 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).

Сейсмическая шкала (шкала сейсмической интенсивности, шкала интенсивности землетрясений)

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, M_S. Обозначается М_о.

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.

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%.

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 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) 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).