gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2015-6-3-0186gtcrust-183Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКАRECENT GEODYNAMICSК ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ КАРТЫ СЕЙСМИЧЕСКОГО МИКРОРАЙОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИИ Г. УЛАН‐УДЭAN OVERVIEW OF THE TECHNIQUE FOR SEISMICITY MICROZONATION MAPPING OF THE ULAN‐UDE CITY TERRITORYДжурикВасилий ИоновичDzhurikVasilii I.

докт. геол.-мин. наук, зав. лаб. инженерной сейсмологии и сейсмогеологии,

664033, Иpкутcк, ул. Леpмонтова, 128

Doctor of Geology and Mineralogy, Head of Laboratory of Engineering Seismologyand Seismogeology,

128 Lermontov street, Irkutsk 664033

dzhurik@crust.irk.ruТубановЦырен АлексеевичTubanovTsyren A.

канд. геол.-мин. наук, зав. лаб. методов сейсмопрогноза,

670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а

Candidate of Geology and Mineralogy, Head of Laboratory of Earthquake Prediction,

6a Sakhyanova street, Ulan-Ude 670047

geos@gin.bscnet.ruСеребренниковСергей ПетровичSerebrennikovSergei P.

канд. геол.-мин. наук, с.н.с.,

664033, Иpкутcк, ул. Леpмонтова, 128

Candidate of Geology and Mineralogy, Senior Researcher,

128 Lermontov street, Irkutsk 664033

serebr@crust.irk.ruДренновАлександр ФедоровичDrennovAlexander F.

канд. геол.-мин. наук, с.н.с.,

664033, Иpкутcк, ул. Леpмонтова, 128

Candidate of Geology and Mineralogy, Senior Researcher,

128 Lermontov street, Irkutsk 664033

dzhurik@crust.irk.ruБрыжакЕвгений ВадимовичBryzhakEvgenii V.

м.н.с.,

664033, Иpкутcк, ул. Леpмонтова, 128

Junior Researcher,

128 Lermontov street, Irkutsk 664033

bryzhak@crust.irk.ruЕскинАлександр ЮрьевичEskinAlexander Yu.

канд. геол.-мин. наук, н.с.,

664033, Иpкутcк, ул. Леpмонтова, 128

Candidate of Geology and Mineralogy, Researcher,

128 Lermontov street, Irkutsk 664033

eskin@crust.irk.ruИнститут земной коры СО РАНРоссияInstitute of the Earth’s Crust, Siberian Branch of RASRussian FederationГеологический институт СО РАНРоссияGeological Institute, Siberian Branch of RASRussian Federation20151410201563365386Copyright © Джурик В.И., Тубанов Ц.А., Серебренников С.П., Дреннов А.Ф., Брыжак Е.В., Ескин А.Ю., 20152015Джурик В.И., Тубанов Ц.А., Серебренников С.П., Дреннов А.Ф., Брыжак Е.В., Ескин А.Ю.Dzhurik V.I., Tubanov T.A., Serebrennikov S.P., Drennov A.F., Bryzhak E.V., Eskin A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/183

Город Улан-Удэ расположен в сейсмически активном районе и характеризуется сейсмической интенсивностью 8, 8 и 9 баллов для средних грунтовых условий [TheMap…,1999] и трех уровней сейсмической опасности – 10 % (А), 5 % (В) и 1 % (С). По результатам анализа макросейсмических данных отмечается, что максимальный сейсмический эффект от сильных землетрясений за исторический период для г. Улан-Удэ не превышает 7 баллов. Он вызван двумя событиями, произошедшими в Южном и Центральном Байкале: Цаганским (12.01.1862 г; М=7.5) и Среднебайкальским (29.08.1959 г; M=6.8) землетрясениями.

Для уточнения исходной сейсмичности территории г. Улан-Удэ за счет грунтовых условий проведены инженерно-геофизические работы, необходимые для характеристики преобладающих типов грунтов по скоростям распространения в них продольных и поперечных волн и по амплитудно-частотным характеристикам. При расчетах за эталон выбран скальный грунт с Vp=2200 м/с, Vs=1200 м/с и ρ=2.5 г/см3 (средние значения скоростей в 10-метровом слое на участках выхода коренных пород на поверхность). Сейсмическая опасность участков с такими значениями скоростей оценивается на один балл меньше исходной. В этом случае средние грунты (неводонасыщенная толща песчаных и гравийно-галечных грунтов) будут иметь значения Vp=600 м/с, Vs=300 м/с и ρ=1.8 г/см3. Сейсмическая опасность участков с такими значениями соответствует исходной сейсмичности.

Таким образом, проведенные измерения скоростей сейсмических волн на территории города и расчет приращений балльности (табл. 2) показывают, что относительно выбранного эталона (скальный грунт – 7 баллов) грунты, служащие основаниями сооружений города Улан-Удэ, будут иметь приращение балльности от +0.17 до +2.3 балла, а их сейсмическая опасность изменится от 7.17 до 9.3 балла.

Представлена методика формирования исходного сейсмического сигнала, отвечающего параметрам относительно сильных землетрясений из зон ВОЗ (вероятных очагов землетрясений). Отмечается, что выбранные акселерограммы относились к землетрясениям с различными магнитудами, поэтому была использована зависимость M(f). Онапоказывает изменения уровня спектра ускорения с изменением магнитуды и зависит от частоты.

Используя эту зависимость, мы приводили амплитудные спектры к магнитуде рассматриваемой зоны ВОЗ. Завершающим шагом стало получение записей акселерограмм землетрясений из конкретных зон ВОЗ заданных магнитуд, являющихся характерными для каждой конкретной зоны (рис. 5). Это реализовано путем обратного преобразования Фурье среднего спектра ускорения данной зоны и фазового спектра наиболее сильного землетрясения, зарегистрированного из данной зоны ВОЗ.

В результате показана возможность использования полученного сигнала и проведены теоретические расчеты для сейсмогрунтовых моделей, характеризующих вероятностные параметры эталона для коренных пород (грунтов 1-й категории), средних грунтов (2-й категории) и водонасыщенных грунтов (3-й категории).

По результатам теоретических расчетов (раздел 2), данным экспериментальных измерений (раздел 1), имеющимся инженерно-геологическим и гидрогеологическим сведениям составлена в первом приближении схематическая карта (рис. 10) основных параметров сейсмических воздействий. На территории города выделены 7–9-балльные участки, характеризующиеся различной по мощности грунтовой толщей водонасыщенных и неводонасыщенных отложений. В каждой из зон по сейсмической опасности (рис. 10) при СМР могут быть выделены участки от 7 до 9 баллов. В этом случае они будут отвечать той или иной грунтовой модели (табл. 5) и требуют дальнейшего уточнения в соответствии с масштабом СМР территории города путем детализации расчетных моделей по предлагаемой нами методике.

Результаты исследований предполагается использовать для разработки рекомендаций по направлению, видам и очередности проведения дальнейших инженерно-сейсмологических исследований и для обновления технологии построения карты сейсмического микрорайонирования территории г. Улан-Удэ.

Таким образом, показано, что для конечного варианта карты СМР следует выявить и охарактеризовать на новом вероятностном уровне потенциальные сейсмические источники (локализацию деформаций и активных разломов, период повторяемости землетрясений, уровень сейсмичности, а также вероятность возникновения землетрясений), которые связаны с прогнозированием сильных сейсмических воздействий для г. Улан-Удэ. Необходимо определить параметры распространения сейсмических волн и их эффекты, обусловленные проявлением сейсмичности, на конкретных строительных площадках города. Затем необходим расчет спектров реакции и связанной с ними вероятности возникновения сильных землетрясений для составления карты сейсмического риска с указанием параметров, которые могут оказаться полезными в строительной политике региона.

For purposes of seismicity microzonation of the Ulan‐Ude city territory, engineering geophysical studies are conducted to reveal which types of rocks and soils are dominant in the study area and to classify them by site‐specific velocities of P‐ and S‐waves and amplitude‐frequency characteristics. The article describes a technique for establishing the baseline seismic signal corresponding to parameters of relatively strong earthquakes in potential earthquake foci (PEF) zones. It is shown that the established baseline signal is applicable. Presented are results of theoretical calculations based on seismicity‐soil models providing reference parameters of bedrock, medium and water‐saturated soils (soil categories 1, 2 and 3, respectively).

Seismic impacts are assessed for the zone with the baseline seismic intensity of 8 points, as per MSK‐64 seismic intensity scale. The reference model is used to identify zones with seismic intensity from 7 to 9 points in the city territory, and it is established that such zones differ in thickness of water‐saturated and non‐water‐saturated soil layers. As a result, a schematic map showing the main parameters of seismic impacts is constructed in the first approximation. The obtained data are useful for the development of recommendations concerning further engineering seismological studies and activities for the appropriate revision and upgrading of the seismic microzonation technique in order to complete seismic microzonation of the Ulan‐Ude city territory.

Улан-Удэсейсмичностькарта сейсмического микрорайонированияинженерно-сейсмологические исследованияскорости сейсмических волнакселерограммыспектрычастотные характеристикимаксимальные ускоренияUlan‐Udeseismicityseismic microzonation mapengineering seismological surveysseismic waves velocityaccelerogramspectrafrequency characteristicsmaximum accelerationReferencesDrennov A.F., Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Bryzhak E.V., Drennova N.N., 2013. Acceleration response spectra for the earthquakes of the southwestern flank of the Baikal Rift Zone. Russian Geology and Geophysics 54 (2), 223–230. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2013.01.008.Drennov A.F., Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Bryzhak E.V., Drennova N.N., 2013. Acceleration response spectra for the earthquakes of the southwestern flank of the Baikal Rift Zone. Russian Geology and Geophysics 54 (2), 223–230. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2013.01.008.Drennov A.F., Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Drennova N.N., 2011. Influence of the upper section on the amplitude-frequency content of a seismic signal by the example of seismic stations in the Baikal and the Transbaikal region. Seismic Instruments 47 (1), 57–65. http://dx.doi.org/10.3103/S0747923911010099.Drennov A.F., Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Drennova N.N., 2011. Influence of the upper section on the amplitude-frequency content of a seismic signal by the example of seismic stations in the Baikal and the Transbaikal region. Seismic Instruments 47 (1), 57–65. http://dx.doi.org/10.3103/S0747923911010099.Dzhurik V.I., 2014. Seismogeological, seismological and engineering seismological studies of the Laboratory of Engineering Seismology and Seismogeology of IEC RAS. Geodynamics & Tectonophysics 5 (1), 135–157 (in Russian) [Джурик В.И. Сейсмогеологические, сейсмологические и инженерно-сейсмологические исследования лаборатории инженерной сейсмологии и сейсмогеологии ИЗК СО РАН // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 1. С. 135–157]. http://dx.doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0121.Dzhurik V.I., 2014. Seismogeological, seismological and engineering seismological studies of the Laboratory of Engineering Seismology and Seismogeology of IEC RAS. Geodynamics & Tectonophysics 5 (1), 135–157 (in Russian) [Джурик В.И. Сейсмогеологические, сейсмологические и инженерно-сейсмологические исследования лаборатории инженерной сейсмологии и сейсмогеологии ИЗК СО РАН // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 1. С. 135–157]. http://dx.doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0121.Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Drennov A.F., Bryzhak E.V., Eskin A.Yu., 2012. Methodology of the establishment of a seismic signal for the seismic hazard zonation of urban agglomerations (a case of Irkutsk). Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta, Seriya «Nauki o Zemle» (The Bulletin of Irkutsk State University, Earth Sciences Series) 5 (2), 96–110 (in Russian) [Джурик В.И., Серебренников С.П., Дреннов А.Ф., Брыжак Е.В., Ескин А.Ю. Методика формирования сейсмического сигнала с целью районирования сейсмической опасности городских агломераций (на примере г. Иркутска) // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». 2012. Т. 5. № 2. С. 96–110].Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Drennov A.F., Bryzhak E.V., Eskin A.Yu., 2012. Methodology of the establishment of a seismic signal for the seismic hazard zonation of urban agglomerations (a case of Irkutsk). Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta, Seriya «Nauki o Zemle» (The Bulletin of Irkutsk State University, Earth Sciences Series) 5 (2), 96–110 (in Russian) [Джурик В.И., Серебренников С.П., Дреннов А.Ф., Брыжак Е.В., Ескин А.Ю. Методика формирования сейсмического сигнала с целью районирования сейсмической опасности городских агломераций (на примере г. Иркутска) // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». 2012. Т. 5. № 2. С. 96–110].Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Drennov A.F., Bryzhak E.V., Usynin L.A., Shagun A.N., Eskin A.Yu., 2011. On seismic hazard zonation of the city of Irkutsk. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta, Seriya «Nauki o Zemle» (The Bulletin of Irkutsk State University, Earth Sciences Series) 4 (2), 61–82 (in Russian) [Джурик В.И., Серебренников С.П., Дреннов А.Ф., Брыжак Е.В., Усынин Л.А., Шагун А.Н., Ескин А.Ю. К районированию сейсмической опасности территории г. Иркутска // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». 2011. Т. 4. № 2. С. 61–82].Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Drennov A.F., Bryzhak E.V., Usynin L.A., Shagun A.N., Eskin A.Yu., 2011. On seismic hazard zonation of the city of Irkutsk. Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta, Seriya «Nauki o Zemle» (The Bulletin of Irkutsk State University, Earth Sciences Series) 4 (2), 61–82 (in Russian) [Джурик В.И., Серебренников С.П., Дреннов А.Ф., Брыжак Е.В., Усынин Л.А., Шагун А.Н., Ескин А.Ю. К районированию сейсмической опасности территории г. Иркутска // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». 2011. Т. 4. № 2. С. 61–82].Guidelines for Seismic Microzonation in Engineering Surveys for Construction, 1985. The USSR Gosstroy, Moscow, 73 p. (in Russian) [Рекомендации по сейсмическому микрорайонированию при инженерных изысканиях для строительства. М.: Госстрой СССР. 1985. 73 с.].Guidelines for Seismic Microzonation in Engineering Surveys for Construction, 1985. The USSR Gosstroy, Moscow, 73 p. (in Russian) [Рекомендации по сейсмическому микрорайонированию при инженерных изысканиях для строительства. М.: Госстрой СССР. 1985. 73 с.].Guidelines for Seismic Microzonation in Engineering Surveys for Construction, 1986. The USSR Gosstroy, Moscow, 62 p. (in Russian) [Рекомендации по сейсмическому микрорайонированию при инженерных изысканиях для строительства. М.: Госстрой СССР, 1986. 62 с.].Guidelines for Seismic Microzonation in Engineering Surveys for Construction, 1986. The USSR Gosstroy, Moscow, 62 p. (in Russian) [Рекомендации по сейсмическому микрорайонированию при инженерных изысканиях для строительства. М.: Госстрой СССР, 1986. 62 с.].Guidelines for Seismic Microzonation of Construction Sites for Transport Facilities, 2004. MDS 22-1. FGUP TsPP, Moscow, 48 p. (in Russian) [Методические рекомендации по сейсмическому микрорайонированию участков строительства транспортных сооружений. МДС 22-1. М.: ФГУП ЦПП, 2004. 48 с.].Guidelines for Seismic Microzonation of Construction Sites for Transport Facilities, 2004. MDS 22-1. FGUP TsPP, Moscow, 48 p. (in Russian) [Методические рекомендации по сейсмическому микрорайонированию участков строительства транспортных сооружений. МДС 22-1. М.: ФГУП ЦПП, 2004. 48 с.].Medvedev S.V., 1962. Engineering Seismology. Gosstroiizdat, Moscow, 260 p. (in Russian) [Медведев С.В. Инженерная сейсмология. M.: Госстройиздат, 1962. 260 с.].Medvedev S.V., 1962. Engineering Seismology. Gosstroiizdat, Moscow, 260 p. (in Russian) [Медведев С.В. Инженерная сейсмология. M.: Госстройиздат, 1962. 260 с.].Nazarov A.G., Shebalin N.V. (Eds.), 1975. The Seismic Scale and Seismic Intensity Measurement Methods. Nauka,Nazarov A.G., Shebalin N.V. (Eds.), 1975. The Seismic Scale and Seismic Intensity Measurement Methods. Nauka,Moscow, 279 p. (in Russian) [Сейсмическая шкала и методы измерения сейсмической интенсивности / Ред. А.Г. Назаров, Н.В. Шебалин. М.: Наука, 1975. 279 с.].Moscow, 279 p. (in Russian) [Сейсмическая шкала и методы измерения сейсмической интенсивности / Ред. А.Г. Назаров, Н.В. Шебалин. М.: Наука, 1975. 279 с.].Pavlov O.V. (Ed.), 1984. Seismic Microzonation. Nauka, Moscow, 235 p. (in Russian) [Сейсмическое микрорайонирование / Ред. О.В. Павлов. М.: Наука, 1984. 235 с.].Pavlov O.V. (Ed.), 1984. Seismic Microzonation. Nauka, Moscow, 235 p. (in Russian) [Сейсмическое микрорайонирование / Ред. О.В. Павлов. М.: Наука, 1984. 235 с.].Pavlov O.V. (Ed.), 1988. Assessment of Soil Conditions Impact on Seismic Hazard. Guidelines for Seismic Microzonation. Nauka, Moscow, 224 p. (in Russian) [Оценка влияния грунтовых условий на сейсмическую опасность. Методическое руководство по сейсмическому микрорайонированию / Ред. О.В. Павлов. М.: Наука, 1988. 224 с.].Pavlov O.V. (Ed.), 1988. Assessment of Soil Conditions Impact on Seismic Hazard. Guidelines for Seismic Microzonation. Nauka, Moscow, 224 p. (in Russian) [Оценка влияния грунтовых условий на сейсмическую опасность. Методическое руководство по сейсмическому микрорайонированию / Ред. О.В. Павлов. М.: Наука, 1988. 224 с.].Ratnikova L.I., 1984. Vibration calculations at the free surface at the points inside horizontally layered absorbent soil. In: O.V. Pavlov (Ed.), Seismic microzonation. Nauka, Moscow, p. 116–121 (in Russian) [Ратникова Л.И. Расчет колебаний на свободной поверхности во внутренних точках горизонтально-слоистого поглощающего грунта // Сейсмическое микрорайонирование / Ред. О.В. Павлов. М.: Наука, 1984. С. 116–121].Ratnikova L.I., 1984. Vibration calculations at the free surface at the points inside horizontally layered absorbent soil. In: O.V. Pavlov (Ed.), Seismic microzonation. Nauka, Moscow, p. 116–121 (in Russian) [Ратникова Л.И. Расчет колебаний на свободной поверхности во внутренних точках горизонтально-слоистого поглощающего грунта // Сейсмическое микрорайонирование / Ред. О.В. Павлов. М.: Наука, 1984. С. 116–121].RB-006-98, 1998. Determination of Reference Seismic Vibrations of Soils for Design Basis. Gosatomnadzor of Russia, Moscow, 63 p. (in Russian) [РБ-006-98. Определение исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ. М.: Госатомнадзор России, 1998. 63 с.].RB-006-98, 1998. Determination of Reference Seismic Vibrations of Soils for Design Basis. Gosatomnadzor of Russia, Moscow, 63 p. (in Russian) [РБ-006-98. Определение исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ. М.: Госатомнадзор России, 1998. 63 с.].RSN 60-86, 1986. The RSFSR State Committee for Construction. The RSFSR Gosstroy, Moscow, 32 p. (in Russian) [РСН 60-86. Государственный комитет РСФСР по делам строительства: Госстрой РСФСР, 1986. 32 с.].RSN 60-86, 1986. The RSFSR State Committee for Construction. The RSFSR Gosstroy, Moscow, 32 p. (in Russian) [РСН 60-86. Государственный комитет РСФСР по делам строительства: Госстрой РСФСР, 1986. 32 с.].Seismic Surveying. Guidebook for Geophysicists. Nedra, Moscow, 462 p. (in Russian) [Сейсморазведка. Справочник геофизика. М.: Недра, 1981. 462 с.].Seismic Surveying. Guidebook for Geophysicists. Nedra, Moscow, 462 p. (in Russian) [Сейсморазведка. Справочник геофизика. М.: Недра, 1981. 462 с.].SNiP II-7-81* (Updated Revision), 2011. Construction in Seismic Regions. Ministry of Regional Development, Moscow, 71 p. (in Russian) [СНиП II-7-81*(Актуализированная редакция). Строительство в сейсмических районах. М.: Министерство регионального развития, 2011. 71 с.].SNiP II-7-81* (Updated Revision), 2011. Construction in Seismic Regions. Ministry of Regional Development, Moscow, 71 p. (in Russian) [СНиП II-7-81*(Актуализированная редакция). Строительство в сейсмических районах. М.: Министерство регионального развития, 2011. 71 с.].Solonenko V.P., Treskov A.A., 1960. The Middle Baikal Earthquake of 29 August 1959. Irkutsk Publishing House, Irkutsk, 36 p. (in Russian) [Солоненко В.П., Тресков А.А. Среднебайкальское землетрясение 29 августа 1959 года. Иркутск: Иркутское кн. изд-во, 1960. 36 с.].Solonenko V.P., Treskov A.A., 1960. The Middle Baikal Earthquake of 29 August 1959. Irkutsk Publishing House, Irkutsk, 36 p. (in Russian) [Солоненко В.П., Тресков А.А. Среднебайкальское землетрясение 29 августа 1959 года. Иркутск: Иркутское кн. изд-во, 1960. 36 с.].The Map of General Seismic Zonation of the Russian Federation, 1999. Scale 1:8000000. The RF Ministry of Science and Technology, Schmidt UIPE, Moscow, 57 p. (in Russian) [Карта общего сейсмического районирования территории Российской Федерации. Масштаб 1:8000000. М.: Министерство науки и технологий РФ, ОИФЗ им.О.Ю. Шмидта, 1999. 57 с.].The Map of General Seismic Zonation of the Russian Federation, 1999. Scale 1:8000000. The RF Ministry of Science and Technology, Schmidt UIPE, Moscow, 57 p. (in Russian) [Карта общего сейсмического районирования территории Российской Федерации. Масштаб 1:8000000. М.: Министерство науки и технологий РФ, ОИФЗ им.О.Ю. Шмидта, 1999. 57 с.].The USSR Seismic Zonation Map, 1984. Scale 1:5000000. Explanatory Note. Nauka, Moscow, 32 p. (in Russian) [Карта сейсмического районирования СССР. М. 1:5000000. Объяснительная записка. M.: Наука, 1984. 32 с.].The USSR Seismic Zonation Map, 1984. Scale 1:5000000. Explanatory Note. Nauka, Moscow, 32 p. (in Russian) [Карта сейсмического районирования СССР. М. 1:5000000. Объяснительная записка. M.: Наука, 1984. 32 с.].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.