Физика Земли, 2020, № 5, стр. 46-58

Моделирование сильных движений грунта для прогнозирования вероятных сейсмических воздействий на территории РСО-Алания

Ю. К. Чернов 1*, В. Б. Заалишвили 1**, А. Ю. Чернов 2***

1 Геофизический институт ВНЦ РАН
г. Владикавказ, Россия

2 Инженерный институт ФГАОУ ВО “Северо-Кавказский федеральный университет”
г. Ставрополь, Россия

* E-mail: cgi_ras@mail.ru
** E-mail: chenta-26@mail.ru
*** E-mail: vzaal@mail.ru

Поступила в редакцию 13.12.2019
После доработки 16.03.2020
Принята к публикации 23.04.2020

Аннотация

Предложены построенные на основе эмпирических данных модели для вероятностного прогнозирования характеристик сильных движений грунта (СДГ) при землетрясениях, потенциально опасных для территории РСО-Алания. Рассматриваются модели имеющих наибольшее значение в инженерной практике характеристик СДГ (макросейсмических интенсивностей сотрясений, пиковых ускорений, периодов, длительностей, спектров и акселерограмм колебаний грунта) вблизи очагов землетрясений разных магнитуд и на различных удалениях от них применительно к сейсмогеологическим условиям исследуемой территории. Разработки выполнены с использованием как традиционного статистического анализа большого объема данных по инструментальной регистрации и макросейсмическому описанию сильных и ощутимых землетрясений Кавказа и других сейсмоактивных районов мира, так и нового метода восстановления спектров сильных землетрясений по их макросейсмическому полю. Перекрестным сопоставлением полученных на основе предложенных моделей оценок между собой, а также с разработками других авторов показана достаточная степень их реалистичности и надежности.

Ключевые слова: землетрясения, сильные движения, ближняя и дальняя зоны, сейсмическая опасность, макросейсмическая интенсивность, РСО-Алания.

DOI: 10.31857/S0002333720050014

Список литературы

  1. Афанасьева В.В. Онтология научной неопределенности. Саратов: Наука. 2008. 108 с.

  2. Ванмарке Э.Х. Реакция сооружений на землетрясения. Сейсмический риск и инженерные решения. М.: Недра. 1981. С. 256–299.

  3. Гедакян Э.Г., Голинский Г.А., Папалишвили В.Г., Хромецкая Е.А., Шебалин Н.В. Спитакское землетрясение 7 декабря 1988 г., карты изосейст. Землетрясения в СССР в 1988 году. М. 1991. С. 74–84.

  4. Гусев А.А., Шумилина Л.С. Моделирование связи балл-магнитуда-расстояние на основе представления о некогерентном протяженном очаге // Вулканология и сейсмология. № 4–5. 1999. С. 29–40.

  5. Дагестанское землетрясение 14 мая 1970 г. Разрушительные последствия. Инженерная сейсмология. Вопросы сейсмостойкого строительства. М.: Наука. 1981. 265 с.

  6. Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации ОСР-97. Объяснительная записка и список городов и населенных пунктов, расположенных в сейсмоопасных районах. Министерство науки и технологий РАН, Объединенный Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта. М. 1999. 57 с.

  7. Никонов А.А. Каталог ощутимых землетрясений Ставропольского края. Объединенный институт физики Земли РАН. 1995. 16 с.

  8. Оскорбин Л.С., Бобков А.О. Макросейсмическое проявление землетрясений на территории южной части Дальнего Востока. Геодинамика тектоносферы зоны сочленения тихого океана с Евразией. Т. VI “Проблемы сейсмической опасности Дальневосточного региона”. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН. 1977. С. 45–74.

  9. Рустанович Д.Н. Колебания поверхности земли в эпицентральных зонах сильных землетрясений. М.: Наука. 1974. 97 с.

  10. Салганик М.П. О моделировании сейсмических воздействий на строительные сооружения // Вопросы инженерной сейсмологии. 1987. Вып. 28. М.: Наука. С. 157–173

  11. Свод правил СП 14.13330.2018. Строительство в сейсмических районах. СНиП II 7-81* М.: Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации. М. 2018а. 126 с.

  12. Свод правил. СП 408.1325800.2018. Детальное сейсмическое районирование и сейсмомикрорайонирование для территориального планирования. Издание официальное. М. 2018б. 31 с.

  13. Соколов В.Ю. Спектры ускорений колебаний грунта при землетрясениях на Кавказе // Физика Земли. № 8. 1998. С. 56–69.

  14. Соколов В.Ю. О Моделировании пространственного распределения сильных движений грунта при оценках сейсмической опасности и риска // Вопросы инженерной сейсмологии. 2012. Т. 39. № 2. С. 5–22.

  15. Чернов Ю.К. Сильные движения грунта и количественная оценка сейсмической опасности территорий. Ташкент: изд-во “ФАН”. 1989. 295 с.

  16. Чернов Ю.К. Опыт уточнения сейсмической опасности отдельных территорий в Ставропольском крае с учетом новых требований СНиП и мировой практики // Инженерная геология. 2006. Вып. 1. С. 23–35.

  17. Чернов А.Ю. Северо-Кавказская региональная система спектров сильных движений грунта для антисейсмического проектирования и строительства. VIII Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых “География, геоэкология, геология: опыт научных исследований в контексте международного сотрудничества и интеграции”. Секция “Актуальные вопросы фундаментальных и прикладных геологических исследований”. Украина, Днепропетровск. 2011. С. 60–61.

  18. Чернов Ю.К. Реконструкция вероятных спектров колебаний грунта при сильных землетрясениях Северного Кавказа по их макросейсмическому полю. Геолого-геофизические исследования глубинного строения Кавказа: геология и геофизика Кавказа: современные вызовы и методы исследований / В.Б. Заалишвили. Владикавказ: ГФИ ВНЦ РАН. 2017. С. 251–257.

  19. Чернов Ю.К., Чернов А.Ю. Оценка спектров колебаний грунта при землетрясениях по их макросейсмическому полю для прогнозирования расчетных сейсмических воздействий // Инженерная геология. М.: ОАО ПНИИИС. 2008. № 17. С. 21–37.

  20. Чернов Ю.К., Чернов А.Ю. Вероятностные модели сейсмических воздействий для прогнозирования сейсмической опасности в инженерных целях // Геология и геофизика Юга России. 2017. № 2. С. 116–128.

  21. Шебалин Н.В. Оценка размеров и положения очага Спитакского землетрясения по макросейсмическим данным // Вопросы инженерной сейсмологии. 1991. Вып. 32. М.: Наука. С. 36–44.

  22. Штейнберг В.В., Сакс М.В., Аптикаев Ф.Ф. и др. Методы оценки сейсмических воздействий (пособие) // Вопросы инженерной сейсмологии. Вып. 34. М.: Наука. 1993. С. 5–94.

  23. Abrahamson N.A. State of the practice of seismic hazard evaluation // GeoEng. 2000. V. 1. P. 659–685.

  24. Akkar S, Sandikkaya MA, Bommer J.J. Empirical ground-motion models for point- and extended-source crustal earthquake scenarios in Europe and the Middle East // Bull Earthq Eng. 2014. V. 12(1). P. 359–387. https://doi.org/10.1007/s10518-013-9461-4

  25. Ambraseys N.N., Bommer J.J. The attenuation of ground accelerations in Europe // Earthquake Eng. Struct. Dyn., 20, 1991. P. 1179–1202.

  26. 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. P. 94–127.

  27. Boore DM, Atkinson GM. 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. V. 24(1). P. 99–138.

  28. Bora S.S., Cotton F., Scherbaum F. NGA-West2 Empirical Fourier and Duration Models to Generate Adjustable Response Spectra // Earthquake Spectra. 2018. № 35(1). P. 61–93.https://doi.org/10.1193/110317EQS228M

  29. Budnitz R.J., Apostolakis G., Boore D.M., Cluff L.S., Coppersmith K.J., Cornell C.A., Morris P.A. Recommendations for probabilistic seismic hazard analysis: guidance on uncertainty and use of experts // U.S. Nuclear Regulatory Commission Report NUREG/CR-6372. 1997. 256 p.

  30. 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. V. III. P. 283–292.

  31. 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. V. 24(1). P. 139–171. https://doi.org/10.1193/1.2857546

  32. Danciu L., Kale O., Akkar S. The 2014 earthquake model of the Middle East: ground motion model and uncertainties // Bulletin of Earthquake Engineering. 2016. https://doi.org/10.1007/s10518-016-9989-1

  33. Delavaud E., Cotton F., Scherbaum F. et al. Toward a ground-motion logic tree for probabilistic seismic hazard assessment in Europe // J Seismol. 2012. V. 16. P. 451–473. https://doi.org/10.1007/s10950-012-9281-z

  34. Douglas J. Consistency of ground-motion prediction from the past four decades // Bull. Earthq. Engineering. 2010. V. 8(6). P. 1515–1526. https://doi.org/10.1007/a10518-010-9195-5

  35. Douglas Jh. Ground motion prediction equations 1964–2016. 2016. http://www.gmpe.org.uk

  36. Jimenez M.H., Garcia-Fernandez M. et al. Seismic hazard assessment in the Ibero-Maghreb region // The global seismic hazard assessment program (GSHAP) 1992–1999 // Annali di Geofisica. 1999. V. 42. № 6. P. 1057–1065.

  37. Sokolov V., Sahran H.M. Generation of stochastic earthquake ground motion in western Saudi Arabia as f first step development of regional ground motion prediction model // Arabian Journal of Geosciences. 2018. 11638. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3394-9

  38. Sokolov V.Yu. Macroseismic intensity as a Fourier amplitude spectra: a tool to evaluate the regional and local peculiarities of the intensity distribution. Proc. XXII General assembly of European seismological commission (ESC). Lisbon, Portugal. 10–15 September 2000. P. 373–377.

  39. The global seismic hazard assessment program (GSHAP) 1992–1999. Summary Volume // Annali di Geofisica. 1999. V. 42. № 6. 1232 p.

  40. Zaalishvili V., Chernov Yu.K. Methodology of Detailed Assessment of the Seismic Hazard of The Republic of North Ossetia-Alania // The Open Construction and Building Technology Journal. 2018. V. 12. P. 309–318. https://doi.org/10.2174/1874836801812010309

  41. Tatevossian R.E., Albini P., Camassi R., Mokrusyina N.G., Shebalin N.V., Petrossian A.E., Analyzing and improving supporting dataset of the Akhalkalak, Dtkemdtr 31. 1899. earthquake. Historical and prehistorical earthquakes in the Caucasus. (D. Giadini, S. Balassanian). Kluver As. Publ. 1997. P. 383–400.

Дополнительные материалы отсутствуют.