stringtranslate.com

Пиковое ускорение грунта

Пиковое ускорение грунта ( PGA ) равно максимальному ускорению грунта , возникшему во время землетрясения в определенном месте. PGA равен амплитуде наибольшего абсолютного ускорения, зафиксированного на акселерограмме на участке во время конкретного землетрясения. [1] Землетрясение обычно происходит во всех трех направлениях. Поэтому PGA часто разделяют на горизонтальную и вертикальную составляющие. Горизонтальные PGA обычно больше, чем те, что расположены в вертикальном направлении, но это не всегда так, особенно вблизи сильных землетрясений. PGA является важным параметром (также известным как мера интенсивности) для сейсмической инженерии . Расчетное движение грунта при землетрясении ( DBEGM ) [2] часто определяется в терминах PGA.

В отличие от шкалы Рихтера и моментной магнитуды , это не мера общей энергии (магнитуды или размера) землетрясения, а скорее того, насколько сильно трясется земля в данной географической точке. Шкала интенсивности Меркалли использует личные отчеты и наблюдения для измерения силы землетрясения, но PGA измеряется с помощью таких инструментов, как акселерографы . Ее можно соотнести с макросейсмической интенсивностью по шкале Меркалли [3], но эти корреляции связаны с большой неопределенностью. [4] [5]

Пиковое горизонтальное ускорение (PHA) является наиболее часто используемым типом ускорения грунта в инженерных приложениях. Он часто используется в сейсмостойком проектировании (включая строительные нормы и правила сейсмостойкости ) и обычно наносится на карты сейсмической опасности . [6] При землетрясении ущерб зданиям и инфраструктуре более тесно связан с движением грунта, мерой которого является PGA, а не с магнитудой самого землетрясения. Для умеренных землетрясений PGA является достаточно хорошим показателем ущерба; при сильных землетрясениях ущерб чаще коррелирует с максимальной скоростью грунта . [3]

Геофизика

Энергия землетрясения распространяется волнами от гипоцентра , вызывая движение грунта во всех направлениях, но обычно моделируемое горизонтально (в двух направлениях) и вертикально. PGA записывает ускорение (скорость изменения скорости) этих движений, тогда как пиковая скорость относительно земли — это наибольшая скорость (скорость движения), достигнутая землей, а пиковое смещение — это пройденное расстояние. [7] [8] Эти значения варьируются в зависимости от разных землетрясений и в разных местах в пределах одного землетрясения, в зависимости от ряда факторов. К ним относятся длина разлома, магнитуда, глубина землетрясения, расстояние от эпицентра, продолжительность (продолжительность цикла сотрясений) и геология земли (недр). Мелкофокусированные землетрясения вызывают более сильные тряски (ускорения), чем средние и глубокие землетрясения, поскольку энергия высвобождается ближе к поверхности. [9]

Пиковое ускорение земли может быть выражено в долях g (стандартное ускорение силы тяжести Земли , эквивалентное перегрузке ) в десятичном формате или в процентах; в м/с 2 (1  г  = 9,81 м/с 2 ); [7] или кратно Гал , где 1 Гал равен 0,01 м/с 2 (1  г  = 981 Гал).

Тип грунта может существенно влиять на ускорение грунта, поэтому значения PGA могут сильно различаться на расстояниях в несколько километров, особенно при умеренных и сильных землетрясениях. [10] Различные результаты PGA при землетрясении можно отобразить на карте сотрясений . [11] Из-за сложных условий, влияющих на PGA, землетрясения одинаковой магнитуды могут давать несопоставимые результаты: многие землетрясения средней магнитуды вызывают значительно большие значения PGA, чем землетрясения более крупной магнитуды.

Во время землетрясения ускорение грунта измеряется в трех направлениях: вертикальном (V или UD, вверх-вниз) и в двух перпендикулярных горизонтальных направлениях (H1 и H2), часто с севера на юг (NS) и с востока на запад (EW). Регистрируется пиковое ускорение в каждом из этих направлений, при этом часто указывается самое высокое индивидуальное значение. В качестве альтернативы можно записать объединенное значение для данной станции. Пикового горизонтального ускорения грунта (PHA или PHGA) можно достичь, выбрав более высокую отдельную запись, взяв среднее из двух значений или вычислив векторную сумму двух компонентов. Трехкомпонентное значение также может быть достигнуто, если принять во внимание и вертикальную составляющую.

В сейсморазведке часто используется эффективное пиковое ускорение (EPA, максимальное ускорение грунта, на которое реагирует здание), которое обычно составляет ⅔ – ¾ PGA. [ нужна цитата ]

Сейсмический риск и инженерия

Изучение географических территорий в сочетании с оценкой исторических землетрясений позволяет геологам определять сейсмический риск и создавать карты сейсмической опасности , которые показывают вероятные значения PGA, которые могут возникнуть в регионе во время землетрясения, с вероятностью превышения (PE). Инженеры-сейсмологи и отделы государственного планирования используют эти значения для определения соответствующей сейсмической нагрузки для зданий в каждой зоне, при этом ключевые идентифицированные конструкции (такие как больницы, мосты, электростанции) должны выдержать максимальное расчетное землетрясение (MCE).

Ущерб зданиям связан как с пиковой скоростью грунта (PGV), так и с продолжительностью землетрясения: чем дольше сохраняется сильное сотрясение, тем выше вероятность повреждения.

Сравнение инструментальной и чувственной интенсивности

Пиковое ускорение грунта обеспечивает измерение инструментальной интенсивности , то есть сотрясений грунта, регистрируемых сейсмическими приборами . Другие шкалы интенсивности измеряют интенсивность ощущений на основе свидетельств очевидцев, ощущаемой тряски и наблюдаемых повреждений. Между этими шкалами существует корреляция, но не всегда абсолютное согласие, поскольку на опыт и ущерб могут влиять многие другие факторы, включая качество проектирования землетрясений.

Вообще говоря,

Корреляция со шкалой Меркалли

Геологическая служба США разработала инструментальную шкалу интенсивности, которая отображает пиковое ускорение грунта и пиковую скорость грунта по шкале интенсивности, аналогичной фетровой шкале Меркалли . Эти значения используются сейсмологами всего мира для создания карт сотрясений. [3]

Другие шкалы интенсивности

По шкале сейсмической активности 7-го класса Японского метеорологического агентства самая высокая интенсивность, Шиндо 7, охватывает ускорения, превышающие 4 м/с 2 (0,41  g ).

Риски опасности PGA во всем мире

В Индии районы с ожидаемыми значениями PGA выше 0,36 г классифицируются как «Зона 5» или «Зона очень высокого риска повреждения».

Известные землетрясения

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Дуглас, Дж (1 апреля 2003 г.). «Оценка движения грунта при землетрясении с использованием записей сильных движений: обзор уравнений для оценки пикового ускорения грунта и спектральных ординат отклика» (PDF) . Обзоры наук о Земле . 61 (1–2): 43–104. Бибкод : 2003ESRv...61...43D. дои : 10.1016/S0012-8252(02)00112-5.
  2. ^ Атомные электростанции и землетрясения. Архивировано 22 июля 2009 г. в Wayback Machine , по состоянию на 8 апреля 2011 г.
  3. ^ abc «Научная основа ShakeMap. Быстрые инструментальные карты интенсивности». Программа по опасности землетрясений . Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 23 июня 2011 года . Проверено 22 марта 2011 г.
  4. ^ Куа, Г.; и другие. (2010). «Передовые методы» использования уравнений преобразования макросейсмической интенсивности и интенсивности движения грунта для моделей опасностей и потерь в GEM1 (PDF) . Модель глобального землетрясения . Архивировано из оригинала (PDF) 27 декабря 2015 года . Проверено 11 ноября 2015 г.
  5. ^ См. Также: Шкалы сейсмических магнитуд.
  6. ^ Европейские объекты по сейсмической опасности и риску (2013). «Европейская модель сейсмической опасности 2013 года (ESHM13)». ЭФЕПЧ. Архивировано из оригинала 27 декабря 2015 года . Проверено 11 ноября 2015 г.
  7. ^ ab «Пояснение параметров». Научный центр геологических опасностей . Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Проверено 22 марта 2011 г.
  8. ↑ Аб Лорант, Габор (17 июня 2010 г.). «Принципы сейсмического проектирования». Руководство по проектированию всего здания . Национальный институт строительных наук . Проверено 15 марта 2011 г.
  9. ^ «Магнита 6,6 - недалеко от западного побережья Хонсю, Япония». Краткое описание землетрясения . Геологическая служба США. 16 июля 2001 г. Архивировано из оригинала 14 марта 2011 г. Проверено 15 марта 2011 г.
  10. ^ «Научное обоснование ShakeMap. Карты пикового ускорения» . Программа по опасности землетрясений . Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 23 июня 2011 года . Проверено 22 марта 2011 г.
  11. ^ "Научная основа ShakeMap" . Программа по опасности землетрясений . Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 23 июня 2011 года . Проверено 22 марта 2011 г.
  12. ^ Гото, Хироюки; Канеко, Ёсихиро; Янг, Джон; Эйвери, Хэмиш; Дамиано, Лен (4 февраля 2019 г.). «Экстремальные ускорения во время землетрясений, вызванные эффектом упругих колебаний». Научные отчеты . 9 (1): 1117. Бибкод : 2019НацСР...9.1117Г. дои : 10.1038/s41598-018-37716-y. ПМК 6361895 . ПМИД  30718810. 
  13. ^ «M 9,5 - Великое чилийское землетрясение 1960 года (Вальдивийское землетрясение)» . Геологическая служба США . Проверено 21 сентября 2023 г.
  14. ^ Шефер, Андреас и др. Центр технологий управления стихийными бедствиями и снижения рисков CEDIM, группа судебно-медицинского анализа катастроф (FDA) . 2024, www.cedim.kit.edu/download/FDA_EQ_Japan2024.pdf, https://doi.org/10.5445/IR/1000166937. По состоянию на 3 апреля 2024 г.
  15. ^ Эрол Калкан; Волкан Севильген (17 марта 2011 г.). «Землетрясение M9.0 в Тохоку, Япония, 11 марта 2011 г.: предварительные результаты». Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 24 марта 2011 года . Проверено 22 марта 2011 г.
  16. ^ "平成23年(2011年)東北地方太平洋沖地震による強震動" [О сильном движении грунта, вызванном землетрясением Тохоку в 2011 году у тихоокеанского побережья]. Кёсин Босай . Проверено 10 ноября 2021 г.
  17. ^ «Землетрясение Тохоку у тихоокеанского побережья 2011 года, сильное движение грунта» (PDF) . Национальный научно-исследовательский институт наук о Земле и предотвращения стихийных бедствий. Архивировано из оригинала (PDF) 24 марта 2011 года . Проверено 18 марта 2011 г.
  18. ^ «M 9.1 — Великое землетрясение Тохоку 2011 г., Япония — Происхождение» . Геологическая служба США . Проверено 10 ноября 2021 г.
  19. ^ "Архивная копия данных Геологической службы США о магнитуде 7 и сильных землетрясениях в 2011 году" . Архивировано из оригинала 13 апреля 2016 года . Проверено 8 сентября 2017 г.
  20. Ссылки 3月8日） » [Пресс-релиз №. 162 землетрясения в Тохуку 2011 года] (PDF) .総務省消防庁災害対策本部[ Агентство по управлению пожарами и стихийными бедствиями ]. Архивировано из оригинала (PDF) 27 августа 2022 г. Проверено 23 сентября 2022 г.Страница 31 PDF-файла.
  21. ^ Масуми Ямада; и другие. (июль – август 2010 г.). «Исследование пространственно-плотной скоростной структуры в очаге землетрясения Иватэ-Мияги Наирику». Письма о сейсмологических исследованиях, т. 81; нет. 4 . Сейсмологическое общество Америки. стр. 597–604 . Проверено 21 марта 2011 г.
  22. ^ "【速報】揺れの最大加速度、東日本大震災に匹敵" . 47 новостей . 2 января 2024 г. Проверено 4 января 2024 г.
  23. ^ "M 7,7 - 21 км к югу от Пули, Тайвань" . Геологическая служба США . Проверено 10 ноября 2021 г.
  24. ^ Егиан, МК; Гахраман; Газета, Г.; Дакулас, П.; Макрис, Н. (апрель 1995 г.). «Землетрясение в Нортридже 1994 года: движения грунта и геотехнические аспекты» (PDF) . Третья международная конференция по последним достижениям в области геотехнической сейсмостойкости и динамики грунтов . Инженерный колледж Северо-Восточного университета. п. 1384. Архивировано из оригинала (PDF) 6 мая 2013 года . Проверено 7 апреля 2021 г.
  25. ^ "M 6,7 - 1 км к северо-западу от Резеды, Калифорния" . Геологическая служба США . Проверено 10 ноября 2021 г.
  26. ^ "M 7,8 - Пазарчикское землетрясение, последовательность землетрясений Кахраманмарас" . Архивировано из оригинала 02 марта 2023 г. Проверено 7 апреля 2023 г.
  27. ^ «22 февраля 2011 г. - Крайстчерч сильно пострадал в результате землетрясения магнитудой 6,3» . Геонет . ГНС Наука. 23 февраля 2011 года. Архивировано из оригинала 4 марта 2011 года . Проверено 24 февраля 2011 г.
  28. ^ "Карта интенсивности PGA" . Геонет . ГНС Наука. Архивировано из оригинала 31 мая 2012 года . Проверено 24 февраля 2011 г.
  29. ^ «Отчет о землетрясении в Новой Зеландии – 22 февраля 2011 г., 12:51 (NZDT)» . Геонет . ГНС Наука. 22 февраля 2011 года. Архивировано из оригинала 25 февраля 2011 года . Проверено 24 февраля 2011 г.
  30. ↑ Картер, Хэмиш (24 февраля 2011 г.). «Технически это просто афтершок». Новозеландский Вестник . АПН Холдингс . Проверено 24 февраля 2011 г.
  31. ^ «M 7.1, Дарфилд (Кентербери), 4 сентября 2010 г.». ГеоНет . ГНС Наука. Архивировано из оригинала 2 марта 2011 года . Проверено 7 марта 2011 г.
  32. ^ Клауд и Хадсон 1975, стр. 278, 287.
  33. ↑ Кацухико, Исибаши (11 августа 2001 г.). «Зачем беспокоиться? Атомные электростанции Японии подвергаются серьезному риску из-за ущерба, нанесенного землетрясением». Япония Фокус . Азиатско-Тихоокеанский журнал . Проверено 15 марта 2011 г.
  34. ^ Маурисио Моралес; Огуз Ч. Челик. «EERI PERW 2021 – Часть 1: Землетрясение в Эгейском море». slc.eeri.org . Научно-исследовательский институт сейсмостойкости. Архивировано из оригинала 27 июня 2022 года . Проверено 12 октября 2021 г.
  35. ^ «Землетрясение Mw7.2, 15 октября 2013 г., Бохол, Филиппины» (PDF) . Emi-megacities.org . Архивировано из оригинала (PDF) 13 октября 2022 года . Проверено 17 декабря 2022 г.
  36. ^ Клаф, GW ; Мартин, младший; Шамо, JL II (1994). «Геотехнические аспекты». Практические уроки землетрясения в Лома Приета. Пресса национальных академий . стр. 29–46. ISBN 978-0309050302.
  37. ^ Лин, Ронг-Гонг; Аллен, Сэм (26 февраля 2011 г.). «Землетрясение в Новой Зеландии поднимает вопросы о зданиях в Лос-Анджелесе» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 27 февраля 2011 г.
  38. ^ Эльнашаи и др. 2006, с. 18
  39. ^ Национальный исследовательский совет (США). Комитет по землетрясению на Аляске, Великое землетрясение на Аляске 1964 года, Том 1, Часть 1, Национальные академии, 1968 г., стр. 285

Библиография