Вопросы инженерной сейсмологии: статья

СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ В ЭПИЦЕНТРАЛЬНЫХ ОБЛАСТЯХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Ф.Ф. АПТИКАЕВ
О.О. ЭРТЕЛЕВА
ФГБУН Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Журнал: Вопросы инженерной сейсмологии
Том: 45
Номер: 3
Год: 2018
Страницы: 45-56
УДК: 550.344.33 + 550.341
DOI: 10.21455/VIS2018.3-4
Ключевые слова: магнитуда землетрясения, стоячие волны, узлы, пучности, тектонические разломы, грунтовые условия
Аннотация: Часто резкое увеличение или уменьшение уровня сейсмических волн не может быть объяснено существующими методами сейсмического микрорайонирования, тем более что при 8-9 баллах усиления амплитуды на рыхлых грунтах не происходит, скорее наоборот, амплитуды на рыхлых грунтах несколько ниже, чем на скальных. Затухание сейсмических волн при больших амплитудах определяется уже не свойствами среды, а уровнем колебаний. Декремент поглощения при этом резко возрастает, и резонансные свойства грунтов притупляются вплоть до полного исчезновения. Более того, ближняя зона расположена над очаговой зоной, где происходит не только поглощение, но и выделение энергии. В статье рассматриваются три процесса, которые могут объяснить аномальные вариации амплитуд сейсмических волн. Во-первых, с удалением от разлома амплитуда может возрастать, поскольку разрыв может возникать не в месте максимальных деформаций, а в месте минимальной прочности среды, т.е. в области ранее образовавшегося разлома. Однако такая модель плохо согласуется с тем фактом, что зоны аномальных амплитуд часто расположены симметрично относительно разлома. Вторая причина возрастания амплитуды с удалением от разлома состоит в том, что в плоскости разлома энергии, естественно, быть не может; разлом только дает возможность высвобождения накопленной энергии деформаций в прилегающей среде. Следовательно, энергия сейсмических волн при распространении от поверхности разлома будет возрастать до тех пор, пока элементы среды будут выделять энергии больше, чем поглощать. Такая модель подтверждается эмпирическими данными. Масштабирование амплитуд ускорений при землетрясениях с различными магнитудами хорошо выполняется сдвигом по оси расстояний, а не по оси амплитуд, как принято считать. Многими исследователями показано, что по эмпирическим данным максимальный уровень ускорения в очаговой области не зависит от магнитуды, а определяется типом подвижки по разлому. Эмпирически показано, что уровень ускорений при 9-11 баллах одинаков. Сейсмическая интенсивность выше 9 баллов определяется уже не амплитудой ускорения, а остаточными деформациями, т.е. изменениями в рельефе. Явление чередования зон усиления и ослабления амплитуд при одинаковых грунтовых условиях, наблюдаемое в очаговых областях землетрясений, не объясняется и двумя описанными процессами. Авторы предлагают для обсуждения идею, объясняющую все вышеуказанные явления - возникновение стоячих волн в очаговой области. В статье приводятся сведения о появлении аномальных вариаций амплитуд, которые могут быть объяснены теорией стоячих волн. При этом зоны аномального повышения и понижения амплитуд могут быть проинтерпретированы как зоны узлов и пучностей стоячих волн. Предлагаются эмпирические уравнения для расстояний, на которых могут появляться зоны узлов и пучностей.