Сейсмическая опасность
Сейсмическая опасность — это вероятность того, что землетрясение произойдет в данной географической области, в пределах данного временного интервала и с интенсивностью движения грунта , превышающей заданный порог. [1] [2] Оценив таким образом опасность, риск можно оценить и включить его в такие области, как строительные нормы и правила для стандартных зданий, проектирование более крупных зданий и инфраструктурных проектов, планирование землепользования и определение страховых ставок. Исследования сейсмической опасности также могут дать два стандартных показателя ожидаемого движения грунта, оба из которых ошибочно сокращены как MCE; более простое вероятностное максимальное рассматриваемое землетрясение (или событие [3] ), используемый в стандартных строительных нормах и правилах, а также более подробный и детерминированный Максимально вероятное землетрясение, включенный в проектирование более крупных зданий и гражданской инфраструктуры, такой как плотины или мосты. Важно уточнить, о каком MCE идет речь. [4]
Расчеты для определения сейсмической опасности были впервые сформулированы К. Аллином Корнеллом в 1968 году. [5] и, в зависимости от уровня их важности и использования, могут быть весьма сложными. [6] Региональная геология и сейсмология сначала исследуются на предмет источников и закономерностей возникновения землетрясений как на глубине , так и на поверхности по сейсмометров данным ; во-вторых, воздействие этих источников оценивается с учетом местных геологических пород и типов почвы, угла наклона и состояния грунтовых вод. Таким образом, определяются и наносятся на карты зоны подобных потенциальных землетрясений. Хорошо известный разлом Сан-Андреас изображен как длинная узкая эллиптическая зона с большим потенциалом движения, как и многие области вдоль континентальных окраин, связанных с Тихоокеанским огненным кольцом . Зоны более высокой сейсмичности во внутренних частях континента могут быть местом внутриплитных землетрясений и, как правило, изображаются как обширные области на основе исторических данных, таких как землетрясение в Новом Мадриде 1812 года , поскольку конкретные причинные разломы обычно не идентифицируются как источники землетрясений.
Каждой зоне задаются свойства, связанные с потенциалом очага: сколько землетрясений в год, максимальный размер землетрясений ( максимальная магнитуда ) и т. д. Наконец, для расчетов необходимы формулы, которые дают необходимые показатели опасности для заданного размера и расстояния землетрясения. Например, в некоторых округах предпочитают использовать пиковое ускорение , в других — пиковую скорость, а для более сложных применений требуются спектральные ординаты отклика.
Затем компьютерная программа интегрирует данные по всем зонам и создает кривые вероятности для ключевого параметра движения грунта. Конечный результат дает «шанс» превышения заданного значения в течение определенного периода времени. Стандартные строительные нормы и правила для домовладельцев могут учитывать вероятность 1 на 500 лет, тогда как атомные электростанции рассматривают временные рамки в 10 000 лет. Более долгосрочную сейсмическую историю можно получить с помощью палеосейсмологии . Результаты могут быть в форме спектра отклика грунта для использования в сейсмическом анализе .
Более сложные вариации на тему также учитывают состояние почвы. [7] На мягком болоте, скорее всего, будут наблюдаться более высокие колебания грунта, чем на участке с твердыми камнями. Стандартные расчеты сейсмической опасности корректируются в сторону увеличения при постулировании характерных землетрясений . Области с сильным движением грунта из-за состояния почвы также часто подвергаются разрушению почвы из-за разжижения . вызванных землетрясением Разрушение почвы также может произойти из-за оползней, на крутой местности. Оползни больших площадей могут также произойти на довольно пологих склонах, как это было во время землетрясения в Страстную пятницу в Анкоридже, Аляска , 28 марта 1964 года.
MCE
[ редактировать ]В обычном анализе сейсмической опасности, предназначенном для населения, «максимально рассматриваемое землетрясение» или «максимально рассматриваемое событие» (MCE) для конкретной территории представляет собой землетрясение, которое, как ожидается, произойдет один раз примерно в 2500 лет; то есть вероятность его превышения через 50 лет составляет 2%. Этот термин используется специально для общих строительных норм и правил, которые обычно занимают люди; строительные нормы и правила во многих населенных пунктах потребуют, чтобы второстепенные здания проектировались с учетом «предотвращения обрушения» в MCE, чтобы здание оставалось стоять, обеспечивая безопасность и спасение жителей, а не обеспечивало полное структурное выживание здания.
Гораздо более подробный и строгий MCE означает «максимально вероятное землетрясение». [8] [9] который используется при проектировании небоскребов и более крупной гражданской инфраструктуры, такой как плотины, где структурный отказ может привести к другим катастрофическим последствиям. Эти MCE могут потребовать определения более чем одного конкретного события землетрясения, в зависимости от разнообразия включенных в них структур. [10]
Карты сейсмической опасности США
[ редактировать ]На некоторых картах, опубликованных Геологической службой США, показано пиковое ускорение грунта с 10%-ной вероятностью превышения через 50 лет, измеренное в метрах на секунду в квадрате . Для некоторых частей США в результате Национального проекта картирования сейсмической опасности в 2008 году были созданы карты сейсмической опасности, показывающие пиковое ускорение (в процентах от силы тяжести ) с вероятностью превышения 2% за 50 лет.
Temblor , компания, основанная в 2014 году, присваивает класс сейсмической опасности на всей территории США. Эта услуга бесплатна и не содержит рекламы для публики. Рейтинг опасности «определен с учетом вероятности возникновения сильных трясок (пиковое ускорение грунта 0,4g) через 30 лет на основе модели опасностей USGS NSHMP 2014 года». [11]
Карты глобальной сейсмической опасности
[ редактировать ]Существуют также глобальные карты сейсмической опасности, которые аналогичным образом представляют уровень определенных колебаний грунта, которые имеют 10%-ную вероятность превышения (или 90%-ную вероятность непревышения) в течение 50-летнего периода времени (что соответствует периоду повторяемости 475 лет). [12]
См. также
[ редактировать ]- К. Аллин Корнелл
- Сейсмостойкая инженерия
- Смягчение сейсмических движений
- неотектоника
- Сейсмическая нагрузка
- Сейсмические характеристики
- Контроль вибрации
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бейкер, Джек; Брэдли, Брендон; Стаффорд, Питер (2021). Сейсмическая опасность и анализ рисков . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781108425056 . Проверено 14 января 2021 г.
- ^ Страница Natural Resources Canada, посвященная расчетам сейсмической опасности. Архивировано 2 июня 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ Крейг Тейлор и Эрик ВанМарке, изд. (2002). Приемлемые процессы риска: спасательный круг и стихийные бедствия . Рестон, Вирджиния: ASCE, TCLEE. ISBN 9780784406236 .
- ^ [ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 марта 2012 г. Проверено 6 октября 2011 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) Определения землетрясений, Университет штата Орегон - ^ Корнелл, Калифорния, 1968, Инженерный анализ сейсмического риска, Бюллетень Сейсмологического общества Америки, 58, 1583-1606.
- ^ Макгуайр, Р. 2008, Вероятностный анализ сейсмической опасности: ранняя история, Earthquake Engng Struct. Dyn., 37, 329–338. Архивировано 27 февраля 2009 г. в Wayback Machine.
- ^ Ван, З. 2008. Техническая заметка по сейсмическому микрорайонированию в центральной части США, J. Earth Syst. наук. 117, С2, стр. 749–756.
- ^ Сейсмическое проектирование и оценка проектов гражданских работ, Проектирование и проектирование, Департамент армии, Инженерный корпус армии США . Постановление № 1110-2-1806 от 31 июля 1995 г.
- ↑ Максимально вероятное землетрясение. Архивировано 25 декабря 2007 г. в Wayback Machine , Бюро мелиорации США.
- ^ «Максимальное расчетное землетрясение» . Архивировано из оригинала 25 декабря 2007 г. Проверено 6 октября 2011 г.
- ^ «Сайт Тремор» . Тремор, Инк.
- ^ Джардини Д., Грюнталь Г., Шедлок К.М. и Чжан П.: Глобальная карта сейсмической опасности GSHAP. В: Ли В., Канамори Х., Дженнингс П. и Кисслингер К. (ред.): Международный справочник по землетрясениям и инженерной сейсмологии, Международная серия геофизики 81 B, Academic Press, Амстердам, 1233-1239, 2003 г. .
