Сейсмическое микрорайонирование местности

Сейсмическое микрорайонирование местности 

В России районы с  сейсмичностью 7 баллов и выше охватывают более 2 млн. км2 площади. Это составляет более 12% всей территории страны. В этих районах расположено свыше 1300 городов и населенных пунктов. К наиболее опасным в сейсмическом отношении регионам относятся Камчатка и Курильские острова (более 9 баллов), Забайкалье, Прибайкалье, южные районы Красноярского и Алтайского краев (6-9 баллов), Дагестан (8 баллов). Сейсмические катастрофы сопровождаются многочисленными жертвами и разрушениями. Материальный ущерб от разрушительных землетрясений исчисляется сотнями миллионами и миллиардами.

В настоящее время  остро стоит вопрос о слабосейсмичных территориях. Это связано с концентрацией населения и увеличением числа сооружений повышенной опасности в районах с сейсмичностью 5-6 баллов, где возможен рост потерь от землетрясений. Площадь 6-бальной сейсмичности в России составляет около 2,5 млн. км2, это примерно 15% территории страны.

Для оценки опасности  разрушений от землетрясений разрабатываются  карты сейсмического микрорайонирования городов и областей. Качество таких  карт зависит от полноты и достоверности  исходной сейсмологической информации, полученной при общем и детальном  сейсмическом районировании, от результатов  специальных геолого-геофизических  исследований.

Величина и характер сейсмического воздействия определяются, помимо региональных, многочисленными  локальными особенностями геологической  среды (литологический состав и физико-механические свойства грунтов, строение геологического разреза, гидрогеологические условия, рельеф, физико-геологические процессы, наличие тектонических разрывов и т.д.). Кроме того, под воздействием хозяйственного освоения, особенно на территориях городов и других населенных пунктов, происходит техническое изменение геологической среды, что приводит к изменению локальных сейсмических условий.

Основным факторами  природно-техногенной обстановки, определяющими  методику проведения сейсмического  микрорайонирования территорий, являются сложное структурно-тектоническое  и геолого-литологическое строение территорий, развитие опасных геологических  процессов.

В наибольшей степени  инженерно-геологические условия  территории меняются в результате развития процессов подтопления. При этом происходит ухудшение условий строительства  и эксплуатации зданий и сооружений, связанное с изменением свойств грунтов. Интенсивность этих изменений зависит от состава, строения, напряженного состояния грунтов, а также от состава и минерализации техногенных вод. В самом начале развития процесса подтопления изменяется консистенция грунтов, а спустя 3-5 лет с момента обводнения начинаются изменения в минералогическом составе, пористости и плотности грунтов. Изучение сейсмических свойств грунтов инструментальными методами показало, что скорости поперечных сейсмических волн в просадочных породах несколько выше скоростей в аналогичных породах, находящихся в замоченном состоянии. Сейсмологические наблюдения за колебаниями грунтов от взрывов показывают наибольшие приращения сейсмической интенсивности на водонасыщенных грунтах и просадочных суглинках. Изменение свойств грунтов происходит и из-за осушения территории.

Для территорий распространения  вечномерзлых грунтов сейсмическое микрорайонирование проводится с учетом прогнозного изменения свойств  мерзлых грунтов.

На сегодняшний  день на основе обобщенного анализа  была составлена краткая инженерно-сейсмологическая характеристика основных сейсмических регионов РФ и для каждого региона  выделены характерные инженерно-геологические  и сейсмологические особенности, влияющие на проведение работ по сейсмическому  микрорайонированию.

Система сейсмического  районирования позволяет рассчитать сейсмостойкость конкретных зданий и сооружений. Она включает общее  сейсмическое районирование страны (ОСР) в масштабе 1:2500000, детальное  сейсмическое районирование территорий (ДСР) перспективного хозяйственного освоения в масштабе 1:500000-1:200000 и сейсмическое микрорайонирование (СМР) для оценки сейсмических условий территорий городов, населенных пунктов и площадок строительства  в масштабе 1:25000-1:5000. Сейсмическое микрорайонирование входит в состав инженерных изысканий  и выполняется специализированными  изыскательскими организациями.

Сейсмическое микрорайонирование, конечным результатом которого является разработка крупномасштабных карт, позволяющих  с высокой степенью детальности  оценивать локальные инженерно-сейсмические условия, является одним из важнейших  элементов в комплексе защитных мероприятий, обеспечивающих повышение  безопасности жилищно-гражданского, промышленного  и сельского строительства в  сейсмических районах.

Карты сейсмического  микрорайонирования учитываются всеми  организациями, ведущими изыскания, проектирование и строительство.

В основу сейсмического  микрорайонирования положена технологическая  схема, реализующая принцип комплексирования инженерно-геологических, инструментальных и расчетных методов, применяемых  для построения карт сейсмического  микрорайонирования с учетом социально-экономических последствий ожидаемых сильных землетрясений, категории сейсмической опасности зданий и сооружений, сложности инженерно-геологических условий и исходной сейсмичности территорий.

В состав инженерно-геологических  исследований входит сбор и обобщение  материалов прошлых лет, комплексная  инженерно-геологическая съемка соответствующего масштаба, включающая инженерно-геологическое  рекогносцировочное обследование территории горно-буровые и геофизические  работы, а также камеральные и  картосоставительские работы.

Особое внимание уделяется изучению разрывных тектонических  нарушений, многолетнемерзлых грунтов, оползней и пр. Геофизические методы привлекаются для определения глубин залегания кровли коренных пород, литологического  расчленения грунтов, глубин залегания  уровня подземных вод, выявления  и прослеживания зон повышенной трещиноватости пород и трассирования разрывных тектонических нарушений, выявления и оконтуривания в плане участков многолетнемерзлых грунтов и т.д.

По результатам  инженерно-геологических работ составляется комплект вспомогательных карт, состав и содержание которых изменяется в зависимости от местной инженерно-геологической обстановки территории. Итоговой является специальная карта инженерно-геологического районирования, являющаяся инженерно-геологической основой карты сейсмического микрорайонирования.

На карте сейсмического  микрорайонирования выделяются зоны с  различной сейсмической бальностью, как правило, соответствующие границам таксономических единиц, установленных по инженерно-геологическим данным. Приводятся расчетные амплитудно-частотные характеристики грунтов. Выделяются участки, неблагоприятные в сейсмическом отношении.

Для застраиваемых (осваиваемых) территорий первоочередное значение имеет  оценка влияния техногенных процессов  на изменение сейсмичности площадок строительства.

Технологическая схема  прогноза изменения сейсмических параметров грунтов (сейсмических воздействий) осваиваемых  территорий сводится к следующему:

выявление региональных инженерно-геологических и сейсмических условий осваиваемой территории;

прогноз развития инженерно-геологических  процессов и явлений под воздействием техногенеза;

прогноз изменения  инженерно-геологических свойств грунтов под влиянием техногенеза;

сейсмологические  наблюдения на участках техногенно измененных грунтов и участках естественного сложения грунтов;

прогноз изменения  сейсмических свойств грунтов;

лабораторные определения  динамической устойчивости грунтов  естественного сложения и техногенно измененных грунтов при максимально возможных для данной территории сейсмических воздействиях;

расчет ожидаемых  спектральных характеристик колебания  коренной основы при наиболее опасных  землетрясениях;

расчет спектральных характеристик колебаний рыхлой осадочной толщи и техногенно измененных грунтов;

анализ данных по динамической устойчивости грунтов, теоретическим  расчетам и сейсмологическим наблюдениям  и составление прогноза по ожидаемым  сейсмическим колебаниям и устойчивости грунтов оснований;