Сейсмічна небезпека

Сейсмічна небезпека (С.Н.) є об‘єктивною характеристикою ділянки території, яка описує рівень загрози виникнення на ній сильних землетрусів. С.Н. залежить від природних умов ділянки: відстані до вогнищевих зон, параметрів максимальних землетрусів, здатних реалізуватися в цих зонах, їх повторюваності в часі, місцевих ґрунтових умов, рельєфу, наявності розломних тектонічних структур, спектрального складу коливань тощо. Знання параметрів сейсмічної небезпеки необхідне для ефективної організації сейсмічного захисту усіма державними органами, суб‘єктами господарювання, власниками будинків і споруд.

Величина сейсмічної небезпеки вимірюється в балах шкали сейсмічної інтенсивності (на території України використовується шкала MSK-64), в максимальних прискореннях прогнозованих коливань та у вигляді розрахункових акселерограм. Шкала MSK-64 є 12 бальною. В Європі використовують 12-бальну шкалу сейсмічної інтенсивності - EMS-98. В Японії користуються 7-бальною шкалою сейсмічної інтенсивності.

Співвідношення між інтенсивністю сейсмічних струшувань (сейсмічною бальністю) I та максимальними прискореннями коливань ґрунту а_мах описується складною імовірнісною залежністю, показаною на рис. 1.

Рис. 1. Імовірнісний зв‘язок між сейсмічною інтенсивністю в балах шкали MSK-64 і максимальним прискоренням в коливаннях частинок ґрунту. N – кількість сейсмограм землетрусів, використаних для побудови віток графіків для різної бальності.

Розрахункові акселерограми є прогнозними трикомпонентними моделями поведінки в часі повного вектора прискорень в коливаннях ґрунту при максимальних землетрусах, які можуть із заданою ймовірністю реалізуватися на майданчику, для якого визначається сейсмічна небезпека.

На рис. 2 показана розрахункова акселерограма, яка моделює коливання ґрунту на майданчику Чорнобильської АЕС при прогнозованому один раз на 10000 років максимальному місцевому землетрусі.

У випадку, коли досліджуваний об‘єкт у першому наближенні можна змоделювати одиничним осцилятором із заданими періодом та власним затуханням, сейсмічна небезпека для нього може задаватися безпосередньо у вигляді спектрів реакції одиничних осциляторів на розрахункові акселерограми. Спектри реакції одиничних осциляторів визначаються шляхом згортки розрахункових акселерограм з функцією-фільтром, яка описує рух (зміщення, швидкість, прискорення) одиничного осцилятора.

Кількісне значення параметрів сейсмічної небезпеки встановлюються при створенні карт загального сейсмічного районування (ЗСР) і в результаті уточнення сейсмічної небезпеки території, до складу яких входить комплекси робіт з детального сейсмічного районування (ДСР) і сейсмічного мікрорайонування (СМР).

Рис. 2. Трикомпонентна розрахункова акселерограма, яка моделює коливання ґрунту на майданчику Чорнобильської АЕС при прогнозованому один раз на 10000 років максимальному місцевому землетрусі. По вертикальній осі показане прискорення в долях g (g=9,8 м/с2), по горизонтальній – час в годинах, хвилинах і секундах.

Рівень небезпеки, яку можуть спричинити землетруси, показано на картах ЗСР в балах макросейсмічної шкали MSK-64. Ці карти використовуються для довгострокового соціально-економічного планування, раціонального землекористування, прийняття адміністративних і технічних рішень щодо забезпечення стабільної експлуатації існуючих споруд і розміщення нових (ГЕС, АЕС, трубопроводів тощо).

Комплект карт ЗСР території України входить складовою частиною до Державних будівельних норм. Він включає:

· карту “А” (період повторювальності землетрусів 500 років) дивись рис. 3;

Рис. 3. Карта ЗСР «А» для території України в редакції 2004 року.

· карту “В” (період повторювальності землетрусів 1000 років);

· карту “С” (період повторювальності землетрусів 5000 років).

На картах ЗСР показано зони прогнозованої інтенсивності (бальності) максимальних сейсмічних струшувань, яка із заданою імовірністю (відповідно: 90%, 95% i 99%) не буде перевищена за найближчі 50 років.

Карти ЗСР “А” і “В” застосовуються при проектуванні будівель і споруд житлово-цивільного, промислового і сільськогосподарського призначення. При проектуванні відповідальних, особо важливих, екологічно небезпечних об’єктів, а також гідротехнічних споруд необхідно використовувати карти “С”.

Карти сейсмічного мікрорайонування (СМР) показують прирости сейсмічної бальності на різних ділянках території, відносно нормативної, представленої на картах ЗСР. Прирости можуть бути додатними, або від‘ємними, в залежності від місцевих ґрунтових умов, рельєфу і наявності тектонічних порушень. При побудові карт СМР використовуються дані інженерно-геологічних досліджень, дані макросейсмічних обстежень наслідків землетрусів, інструментальні спостереження за сейсмічними полями землетрусів, вибухів, природних і техногенних мікросейсм.

Карти СМР будуються в масштабах від 1:2000 до 1:25000 і використовуються для планування розвитку населених пунктів, вибору заходів щодо забезпечення стабільної експлуатації існуючих споруд і проектування нових.

Літ.: Сейсмическое районирование территории СССР. Методические основы и региональное описание карты 1978 г. /Отв. ред. В.И.Бунэ, Г.П.Горшков - М.: Наука, 1980; Методические рекомендации по детальному сейсмическому районированию //Детальные инженерно-сейсмологические исследования. (Вопросы инж. сейсмологии). Вып. 27. – М.: Наука, 1986; Оценка влияния грунтовых условий на сейсмическую опасность. Методическое руководство по сейсмическому микрорайонированию /Отв.ред. О.В.Павлов - М: Наука, 1988; Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии./отв.ред В.И.Уломов. – М.: ОИФЗ РАН, Вып. 1-3. 1993 – 1995; International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology. Part A & B. /William H. K. Lee, Hiroo Kanamori, Paul C. Jennings, Carl Kisslingwr. – London, San Diego, Burlington: Academic Press, 2003.

Кендзера О.В.