Таблица 2.1. Шкала повреждения зданий
| Степень повреждения d | Структурные повреждения (повреждения материала и ненесущих конструкций) | Конструктивные повреждения (повреждения несущих конструкций) |
| 0 | Отсутствие видимых повреждений. Допускается осыпание чешуек побелки. | Отсутствие повреждений |
| 1 | Слабые повреждения:тонкие трещины в штукатурке; откалывание небольших кусочков штукатурки; вскрытие швов между панелями и в разделки печей, дверных коробок; тонкие трещины в перегородках, карнизах, фронтонах, трубах | Отсутствие повреждений |
| 2 | Значительные повреждения: падение пластов штукатурки, сквозные трещины в перегородках, повреждения карнизов, фронтонов, труб, материала кровли | Слабые повреждения: тонкие трещины в несущих конструкциях, незначительные деформации стыков панелей и узлов каркаса |
| 3 | Разрушения: обвалы перегородок, карнизов, фронтонов, труб, оград | Значительные повреждения: сквозные трещины в несущих блоках, значительные деформации каркаса, вывалы отдельных кирпичей |
| 4 | Не фиксируются | Разрушения: проломы в несущих стенах, обрушения частей здания, нарушение связей между частями здания |
| 5 | Не фиксируются | Обвалы: Обрушение здания в целом или полное обрушение двух-трёх стен и крыши |
Можно использовать два приема: во-первых, на плане населенного пункта наметить заранее подлежащие обследованию здания, выбранные по некоторому принципу (например, каждое пятое здание или все угловые на каждом перекрестке плюс несколько зданий внутри квартала и т. п.); во-вторых, обследовать здания группами, т. е. обследовав несколько зданий подряд, миновать некоторое расстояние и опять обследовать подряд несколько зданий. В каждом населенном пункте желательно обследовать не менее 10 (лучше около 30) зданий основных типов. Если территория населенного пункта отчетливо разделяется на несколько участков с разным рельефом или различными инженерно-геологическими условиями, обследования производят для каждого участка раздельно; В ходе работы каждому обследованному зданию присваивают определенную степень повреждения. Для ускорения работ и обеспечения сохранности первичной документации можно использовать специальные карточки, в которых фиксируется эта информация. В процессе обработки полученной информации для каждого типа зданий вычисляют приведенную (среднюю) степень повреждения dcp (dcpA, dcp Б, dcpВ):
dcp =∑dj nj /∑nj,
где nj— число обследованных зданий данного типа (А, Б или В), имеющих степень повреждения dj.
Переход от средней степени повреждения dcpк балльности Iосуществляется по специальной таблице или графику (рис. 2.1). Метод позволяет выполнять разновременный сбор и обработку макросейсмической информации, в том числе с использованием вычислительной техники; оценить точность полученных результатов (табл. 2.2);
Таблица2.2. Средняя степень повреждения dср при преобладании крайних значений степени повреждения
| Значенияd | Процент зданий без повреждений (или с максимальными повреждениями) | |||||
| 60 | 70 | 80 | 90 | 95 | 98 | |
| d=0 | 0,3 | 0,1 | -0.1 | -0,4 | -0,6 | -0,9 |
| d=5 | 4,7 | 4,9 | 5,1 | 5,4 | 5,7 | 5,9 |
Первичный итог всей работы — карта изосейст. Для ее составления результаты оценки интенсивности в обследованных (в том числе опросным методом) населенных пунктах наносят на карту. В случае несовпадения оценок в пунктах, обследованных двумя или более наблюдателями, окончательная оценка балльности принимается после совместного обсуждения и анализа первичного материала. Изосейсты проводят как сглаженные кривые, огибающие зоны размещения пунктов с данной балльностью. Сглаживанием изосейсте придается упрощенная форма овальной (по возможности всюду выпуклой) кривой с плавно меняющейся кривизной. При необходимости форма изосейсты может быть и более сложной, однако повышение порядка линии должно быть обосновано достаточно большим числом пунктов с известной балльностью. Число "чужих" пунктов (т. е. пунктов, не соответствующих проведенным изосейстам) не должно превышать 10 % от числа пунктов данного
Рис. 11.1. Соотношения между интенсивностью I (баллы) по шкале МSК-64 и средней степенью повреждения dcp; 1-для зданий типа А; 2 — то же, типа Б; 3 — то же, типа В балла, причем число "чужих" пактов внутри и вне данной изосейсты должно быть примерно равным.
Площадью изосейсты i-го балла (при вычислении глубины очага землетрясения и др.) считается площадь, оконтуренная этой изосейстой, включая шгощади более высоких баллов. Площадью зоны i-го балла (при расчете плотности обследования, экономических подсчетах и т. п.) считается площадь между i-й и i +1 изосейстами.
После завершения работ весь фактический материал передается в архив для дальнейшего использования в научно-производственной деятельности и, в частности, для уточнения сейсмической опасности на подвергшейся сотрясениям территории.
В настоящее время имеется компьютерная программа, позволяющая в течение короткого времени обрабатывать полученную от обследователей информацию о макросейсмических последствиях землетрясения и выдавать результат в виде карты изосейст для оперативного использования. Достоинство программы — возможность поэтапного уточнения карты по мере поступления новой макро-сейсмической информации.
При оценке проявившейся сейсмичности и построении карты изосейст необходимо учитывать некоторые особенности, не вошедшие в явном виде в шкалу М5К-64:
в пересеченной и холмистой местностях амплитуды колебаний, а следовательно, и интенсивность сотрясений возрастают с высотой и с увеличением крутизны склонов;
на границах негоризонтальных неоднородностей и тектонических нарушений, в том числе под толщами нескольких сотен метров, интенсивность может резко возрасти;
в многоэтажных зданиях реакции зданий, людей и предметов на верхних этажах сильнее, чем на первом;
в зданиях одного типа и этажности степень повреждения может зависеть от вида междуэтажного перекрытия (деревянное, сборное или монолитное железобетонное) и кровли.
При оценке балльности обзорным методом по данным о наиболее значительных разрушениях, приуроченных часто к неблагоприятным геологическим структурам или инженерно-геологическим условиям, интенсивность сейсмического воздействия по отношению к средним грунтовым условиям может оказаться завышенной, что приведет к искажению карты изосейст.
2.3 Детальное (поквартальное) макросейсмическое обследование застроенных территорий
Идея поквартального обследования территории города после сильного землетрясения и составления на этой основе карты сейсмического микрорайонирования была выдвинута и осуществлена на примере г. Ашхабада СВ. Медведевым [20].
Основой для оценки балльности по повреждениям зданий является их классификация по степеням повреждения d— объективным независимым характеристикам состояния. Изданий после сейсмического воздействия. Распределение числа поврежденных зданий по степеням повреждения с достаточной точностью может считаться нормальным, одни пользоваться градациями шкалы М8К-64. На этой основе был разработан и применен метод статистической обработки макросейсмических данных, собранных на территории города [11].
На фиксированной площадке
землетрясение гравитационный обвал макросейсмический
dcp=∑d/n,
где d— степени повреждения отдельных зданий, принятые в шкале МSК-64,с добавлением d= 0 и введением понятий о структурных и конструктивных повреждениях (см. табл. 2.1);n—количество зданий на площадке осреднения. Все здания при этом подразделяются на типы А, Б и В, Выделяют также типы зданий, имеющих антисейсмические усиления: С7, С8, С9 рассчитанные соответственно на 7, 8 и 9 баллов.
Сбор и обработку макросейсмических данных можно проводить несколькими способами. Один из них — сбор информации равномерно на всей территории. В этом случае при обработке макросейсмических данных значение dср (для каждого типа зданий отдельно) вычисляют для заранее намеченных площадок осреднения с присвоением центру площадки вычисленной средней степени повреждения. Смещая площадки (с частичным перекрытием), обследованную территорию покрывают сеткой, каждому из узлов которой присваивается соответствующее значение dср , а затем проводят изолинии dcp, Чем меньше размер площадки и больше степень перекрытия, тем "гуще" сетка.
Вычисление dcp можно вести с постоянной детальностью (площадка постоянных размеров) и с постоянной точностью (число зданий сохраняется, а размер площадки меняется). Практически удобнее (без использования компьютерных программ) метод постоянной детальности; постоянной же точности следует добиваться равномерным распределением по площади объектов наблюдения. Пока недостаточно изучен вопрос об оптимальных величинах площадки и шага осреднения. Очевидно, что с увеличением размеров площадки растет ошибка, связанная с влиянием инженерно-геологических условий; при малых площадках сказывается влияние недостаточного числа объектов наблюдения. При компьютерной обработке данных в программу следует включать оптимальные параметры. Можно рекомендовать увеличение площадки и шага осреднения при однородных грунтах и их уменьшение при частой смене инженерно-геологических условий.
В качестве примера отметим, что обработка макросейсмического материала по г. Махачкала производилась на топографической основе масштаба 1:5000; вся территория разбивалась на квадратные площадки со стороной 200 м (площадь 0,04 км2 ); шаг скользящего осреднения (расстояния между центрами соседних площадок после очередного смещения) был принят равным 100 м; на одну площадку приходилось примерно 10 зданий [11].
В том случае, если на территории города преобладают однотипные здания, инженерно-геологические условия известны, а возможности сбора информации ограничены, можно воспользоваться "кустовым" способом. На нескольких участках с различными инженерно-геологическими условиями обследуют подряд определенное количество зданий (например, 15—20 на каждом участке) и вычисляют dср для каждого участка. Это значение распространяют на всю территорию с аналогичными инженерно-геологическими условиями.
При обработке материалов макросейсмических обследований землетрясения 1971 г. в г. Петропавловске-Камчатском в связи со сложностью инженерно-геологических условий и большим разнообразием типов и конструкций зданий территория города была разделена на участки различной конфигурации и площади. При выделении площадок осреднения основную роль играли два фактора: относительная однородность инженерно-геологических условий и наличие на площадке не менее 10 однотипных зданий.
В связи с тем что шкала повреждений (см. табл. 2.1) является открытой в крайних градациях (d-0 -отсутствие повреждений, наблюдается при любых сколь угодно слабых воздействиях, меньших некоторого предела; d= 5-полное обрушение здания, наблюдается при любых сколь угодно сильных воздействиях, больших некоторого предела), определение dср при наличии на площадке осреднения более 50 % зданий с d= 0 или d=5 производится по табл. 2.2. Отрицательные значении dcp соответствуют средним воздействиям, меньшим тех, которые соответствуют d= 0. Значения dср > 5 соответствуют средним воздействиям, большим тех, которые соответствуют dcp =5 .
Переход от средней степени повреждения dср к балльности Iможет быть осуществлен на основе количественных характеристик процента повреждения в соответствии со шкалой МSК-64. На рис. 2.1 приводятся графики перехода от dcp к Iдля зданий различного типа. За стандарт следует принимать кривую 2 для зданий типа Б (кирпичные). Для зданий других типов графики требуют уточнения.
Ошибка оценки балльности складывается из ошибки определения dcp ошибки перехода от dcp к I.Первая (при Dср =1-4) при достаточных размерах выборки может быть определена с любой разумной точностью (для оценки dср с ошибкой ±0,25 необходима выборка из 10 зданий). Вторая ошибка не превышает ±0,25, но может быть уменьшена для специально исследованных зданий стандартного типа.
При преобладании зданий с d—0 желательно использовать и другие показатели шкалы МSК-64. Проведение детального макро-сейсмического обследования землетрясения 1971 г. в г. Петропавловске-Камчатском показало, что по аналогии со степенью повреждения можно ввести понятия средней степени воздействия на предметы (pcp ) и средней степени воздействия на людей (lср ). Используя эти величины и изложенную выше методику, по показателям рср и Iср можно получать макросейсмическую основу для СМР. Особенно важно иметь такую информацию при землетрясениях интенсивностью 4—6 баллов. Учитывая возможность многофакторного анализа с применением ЭВМ, значения рср и Icp могут быть использованы также при обследовании землетрясений и большей интенсивности.
Для уточнения карты СМР (в дополнение к макросейсмическим обследованиям) могут использоваться и инструментальные данные. Учитывая, что сейсмодеформации в породах сопровождаются изменением их физических свойств, Т.Н. Назаровым (2003) разработан метод приближенной количественной оценки сейсмичности по изменениям сейсмических и электропроводных свойств пород после сейсмического воздействия* Эффективными для такой оценки оказались сейсморазведочные измерения, фиксирующие изменения скоростей прохождения продольных и поперечных сейсмических волн, происходящие в массиве после сильного (^ 6 баллов) сейсмического воздействия. Метод может быть использован на территориях, где проводились сейсморазведочные измерения до землетрясения.
Литература
1. Ананьев В.П., Потапов А.Л. Инженерная геология. — М.: Высшая школа, 2007.
2. Ананьев В.М., Потапов А.Л.- Основы геологии, минералогии и петрографии. — М: Высшая школа, 2005,
3. Апродов К.Л. Зоны землетрясений. — М: Мысль, 2000.
4. Ахундова С.Е. Подготовка населения к землетрясению — один из способов смягчения последствий природной катастрофы сб. "Оценка и управление природными рисками". Т. 2. — М.: КРУК, 2001
5. Белый Л.Л. Современные тектонические движения и сейсмичность. Труды Гидропроекта. Вып. 36. – М. 1974.
6. Болт Б.Л. Землетрясения. — М: Мир, 1981.
7. Вегенер А. Происхождение материков и океанов. Современные проблемы естествознания. — Кн. 24. — М.- Л.: Госиздат, 1925.
8. Геологические стихии/Б.А. Болт, УЛ. Хорн, Г.А.: Мир, 1978.
9. Гир Дж., Шах X. Зыбкая твердь. — М.: Мир, 1988.
10. Губин И.Е. Избранные труды. — Т. 1 и 2. — М.: РАН, 2003.
И. Землетрясение 14 мая 1970 года и его проявление на территории г. Махачкалы/ Н.В. Шебалин, Ю.В. Быстрицкая" РА Левкович и др. В сб. "Сейсмическое микрорайонирование г. Махачкалы". — Махачкала 1970 с. 146—159.
12. Инструкция по применению сейсморазведки (РСН-45-77). — М. 1977,
13. Карта сейсмического микрорайонирования г. Махачкалы/В.В.Попов, Г.И. Назаров, И.Л, Ревелис и др. В сб. "Сейсмическое микрорайонирование г. Махачкалы". — Махачкала, 1970.
14. Касахара К. Механика землетрясений. — М: Мир, (985.
15. Кофф Г.Ж., Гусев А.Л., Козшенко С.М. Экономическая оценка последствий катастрофических землетрясений. — М.; РЭФИА, 1996.
16. Курмаев А,М. Сейсмостойкие конструкции зданий. — Кишенев, 1989.
17. Лобацкая Р.М., Кофф Г.М. Разломы литосферы и чрезвычайные ситуации. — М.: Наука, 1997,
18. Мартемъянов А.Ж. Проектирование и строительство зданий и сооружений в сейсмических районах. — М.: Стройиздат, 1985.
19. Мартемъянов А.Ж, Ширин В.В. Способы восстановления зданий и сооружений, поврежденных землетрясением. — М.: Стройиздат, 1978.
20. Медведев С.В. Инженерная сейсмология. — М.: Стройиздат 1962
21. Медведев С.А, Шебалин Н.В. С землетрясением можно спорить. — М: Наука, 1967.
22. Моги К. Предсказание землетрясений. — М.: Мир, 1988.
23. Методические рекомендации по инженерному анализу последствий землетрясений/ЦНИСК им. Кучеренко. — М., 1968.
24. Мушкетов И.Л. Физическая геология. Т. 1. Сейсмические явления. — СПб.: Экономика и финансы, 1891.
25. Мушкетов И.В., Орлов А.Н. Каталог землетрясений Российской империи.— СПб.: Записки ИРГО по обшей географии, 1893.
26. Назаров Г.Н. Методические указания по комплексным сейсмогео-логическим и инженерно-геологическим исследованиям с применением сейсморазведочных установок, — М.: ВИА, 1969.
27. Назаров Г.Н. Оледенения и геологическое развитие Земли;—М.: Недра, 1971,
28. Назаров Г.Н. Памятки ддя оценки прочностных свойств грунтов по величинам скоростей упругих волн. — М.: Стройиза^т, 1972.
29. Никонов А.Л. Землетрясения, — М.: Знание, 1984.
30. Оценка последствий чрезвычайных ситущий/Г.Л. Кофф, А.А. Гусев, С.Н. Козьмснко и др. — М.: РЭФИА, 1997.
31. Оценка сейсмической опасности участков размещения ядерно- и радиационноопасиых объектов на основании геодинамических данных. РБ-019-01. — М.; Атомэнергоиздат, 2001.
32. Павлов А.И. Землетрясения. — М.: МОИП, 1904.
33. Поляков С.А. Сейсмостойкие конструкции зданий. — М.: Высшая школа, 1983.
34. Поляков С.В. Последствия сильных землетрясений. — М.: Стройиз-дат, 1978.
35. Потапов А.Д. Экология. — М.: Высшая школа, 2004.
36. Рац М. В., Чернышев С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. — М.: Недра, 1970.
37. Рихтер Ч.Ж. Элементарная сейсмология. — М.: Иностранная литература, 1963.
38. Сейсмическая шкала и методы измерения сейсмической интенсивности. — М.: Наука, 1975.
39. Сейсмическое микрорайонирование. — М.: Наука, 1977.
40. Сейсмическое районирование территории СССР. — М.: Наука, 1980.
41. Сейсмические опасности/Отв. ред. Г.Л. Соболев//Природные опасности России. Т> 2. — М,: КРУК, 2000.
42. Сейсмическое районирование территории Российской Федерации — ОСР-97. Карта на 4 листах/Гл. ред. В.Н. Страхов и В.И. Уломов; ОИФЗ РАН. - М.: Текарт, 2000.
29-04-2015, 00:56