© В. Б. Заалишвили, Д. А. Мельков, Б. В. Дзеранов

УДК 550.34                                                                                       DOI: 10.25744/genb.2018.14.21.003

 

ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ МОЩНОСТИ ГРУНТОВОЙ ТОЛЩИ

НА СЕЙСМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

© В. Б. Заалишвили, Д. А. Мельков, Б. В. Дзеранов

Геофизический институт ВНЦ РАН, Владикавказ, Россия

 

Согласно Строительным Нормам и правилам мощность грунтовой толщи, которая подлежит изучению для целей сейсмического микрорайонирования (СМР), составляет 10 м. Однако опытным путем было подтверждено, что правильнее рассматривать толщу грунта с мощностью 15-20 м (которая непосредственно ответственна за сейсмический эффект на дневной поверхности) для исключения неизбежных в таких случаях заметных ошибок при долговременном прогнозе сейсмического эффекта того или иного землетрясения. В качестве примера были рассмотрены грунтовые условия г. Ленинакан (ныне г. Гюмри), на территории которого участки распространения туфов мощностью около 10 м в процессе создания карты СМР были отнесены к зонам с минимальной расчетной сейсмической интенсивностью. При этом позже выяснилось, что указанный слой туфов залегал над мощной толщей осадочных грунтов, сейсмические свойства которых были значительно хуже свойств туфов. Использование способа микросейсм, даже не основного способа СМР, позволило бы обратить внимание на значительную аномалию спектрального состава колебаний и учесть данные особенности грунтовой толщи. Одной из главных загадок Спитакского землетрясения 1988 г. в Армении было значительное различие сейсмических эффектов между городами Кироваканом и Ленинаканом. Все 133 каркасно-панельных здания 111 серии были разрушены в результате землетрясения в г. Ленинакане, в то время как в г. Кировакане все 108 зданий той же серии не только не были разрушены, но даже не получили серьезных повреждений.

Для оценки влияния толщи на особенности формирования спектра нами был проведен расчет для модели грунтового разреза под г. Ленинаканом. Анализируя результаты расчетов, было выявлено увеличение в 1,7 раз максимальных амплитуд колебаний и др. Использование расчетного метода даже в виде упрощенной модели позволяет получать вполне надежные данные и сделать вывод, что основной причиной возрастания разрушительного эффекта в городе Ленинакан явились резонансные явления в системе «грунтовая толща – здания и сооружения». Подобным образом был выполнен расчет ожидаемых резонансных частот колебаний мощной толщи для г. Владикавказа на территории Северной Осетии. Уточнение скоростного разреза территории позволяет уточнять полученные данные.

Ключевые  слова:  сейсмическое  микрорайонирование,  грунтовые  условия,  микросейсмы,  численное моделирование, сейсмический эффект, период колебаний грунтов.

 

INFLUENCE OF THE SOIL STRATUM

WIDTH ON THE EARTHQUAKE EFFECT

© V. B. Zaalishvili, D. A. Melkov, B. V. Dzeranov

Geophysical Institute, VSC RAS, Vladikavkaz, Russia

According to the Construction Norms and Regulations, the width of the soil stratum to be investigated for seismic microzonation purposes is 10 m. However, it has been experimentally proven that it is more appropriate to consider the width of soil with a thickness of 15-20 m (which directly influences the seismic effect on the surface) and, even more, to exclude unavoidable in such cases, significant ambiguities in the long-term prognosis of the earthquake effect. As an example in the city of Leninakan (now Gyumri) the areas composed by tuffs were assigned to zones with a minimum assessed seismic intensity and their width was about 10 m. Moreover, later it became known that this layer of tuffs was deposited over a thick stratum of soils of significantly worse seismic properties. The use of the microtremor method, not even the main SMR method, would allow us to pay attention to the significant anomaly of the spectral composition of the vibrations and to take into account these features of the soil stratum. All 133 frame-panel buildings of the 111 series were destroyed as a result of the earthquake in Leninakan, while in Kirovakan all 108 buildings of the same series were not even seriously damaged.

To estimate the influence of the stratum on the features of the spectrum formation we carried out a calculation for the model of the section below the city of Leninakan. Analyzing the results of calculations, an increase in 1.7 times of the maximum vibration amplitude was revealed. Thus, using the calculational method, even in the form of a simplified model, it is possible to obtain completely reliable data, and to conclude that the main cause of the increase in the destructive effect in the city of Leninakan was significant resonance phenomena in the system of “soil stratum  – buildings and structures”. Similarly, the expected resonance frequencies of vibrations in a thick stratum in North Ossetia have been calculated.

The refinement of the velocity section of the investigated territory will allow us to refine the obtained data in future.

Key words: seismic microzonation, soil conditions, microtremors, numerical simulation, seismic effect, vibration period of soils

Поделиться
Share on VK
VK
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Pin on Pinterest
Pinterest
Print this page
Print