Сейсмическое микрозонирование определяется как процесс подразделения потенциально сейсмоопасной или сейсмоопасной области на зоны в соответствии с некоторыми геологическими и геофизическими характеристиками участков, такими как сотрясение грунта, восприимчивость к разжижению , опасность оползней и камнепадов, наводнения, связанные с землетрясениями, так что сейсмические опасности в разных местах в пределах области могут быть правильно идентифицированы. Микрозонирование обеспечивает основу для анализа рисков, специфичных для участка, который может помочь в смягчении ущерба от землетрясений. [1] В самых общих чертах сейсмическое микрозонирование представляет собой процесс оценки реакции слоев почвы на сейсмические возбуждения и, таким образом, изменения характеристик землетрясений на поверхности земли. [2]
Региональная геология может оказывать большое влияние на характеристики движения грунта. [3] Реакция участка на движение грунта может различаться в разных местах города в зависимости от местной геологии. Поэтому карта сейсмического зонирования для всей страны может быть неадекватной для детальной оценки сейсмической опасности городов. Это требует разработки карт микрозонирования для крупных городов для детального анализа сейсмической опасности. [4] Карты микрозонирования могут служить основой для оценки анализа рисков, специфичных для конкретного участка, что необходимо для таких критически важных сооружений, как атомные электростанции, метрополитены, мосты, надземные автомагистрали, надземные поезда и плотины. Сейсмическое микрозонирование можно рассматривать как предварительную фазу исследований по снижению риска землетрясений. Оно требует многопрофильного вклада, а также всестороннего понимания эффектов вызванных землетрясением движений грунта на искусственные сооружения. [5] Многие крупные города по всему миру приложили усилия для разработки карт микрозонирования для лучшего понимания опасности землетрясений в городах. [6]
Давно признано, что интенсивность сотрясений грунта во время землетрясений и связанный с ними ущерб сооружениям в значительной степени зависят от местных геологических и почвенных условий. [3] Обнаружено, что неконсолидированные отложения усиливают движение грунта во время землетрясений и, следовательно, более подвержены повреждениям от землетрясений, чем грунты с твердыми слоями . Современные города, построенные на мягких отложениях, особенно уязвимы к повреждениям, вызванным усиленными движениями грунта.
Землетрясение в Мехико 19 сентября 1985 года является хорошим примером ущерба от землетрясения в современном городе, построенном на мягких отложениях. Хотя эпицентр землетрясения находился примерно в 350 км от города, участки с мягкими глинистыми отложениями продемонстрировали огромное усиление движения грунта, что привело к серьезным повреждениям. Мехико построен на толстом слое мягкой почвы над твердым пластом. Западная часть города расположена на краю старого ложа озера, тогда как мягкие глинистые отложения, заполняющие бывшее ложе озера, подстилают восточную часть. В районе ложа озера мягкие глинистые отложения имеют скорость сдвиговой волны от 40 до 90 м/с, а нижележащие твердые слои имеют скорость сдвиговой волны в диапазоне 500 м/с или больше. Во время землетрясения 1985 года сейсмические волны были захвачены мягкими слоями. Мягкий слой почвы позволял распространяющимся вверх сдвиговым волнам легко распространяться; Однако твердые слои на дне действовали как отражатель и отражали распространяющиеся вниз волны. Такое задержание волн создавало резонанс и, следовательно, приводило к огромному усилению движения грунта. В результате, район дна озера понес катастрофические повреждения; однако в юго-западной части города движения грунта были умеренными, а повреждения зданий были незначительными. Ускорения, зарегистрированные в холмистых зонах, были относительно низкоамплитудными, короткопериодными движениями грунта по сравнению с высокоамплитудными и длиннопериодными движениями грунта, зарегистрированными на станциях, расположенных в зоне озера. [7]
Похожие типы усиления движения грунта наблюдались при землетрясении в Лома-Приета в октябре 1989 года. [8] Глубокие глинистые отложения, залегающие под участками по периметру залива Сан-Франциско , значительно усилили движение грунта в районе Сан-Франциско и Окленда, вызвав серьезные разрушения. Мост через залив Сан-Франциско-Окленд, основанный на глубоком глинистом участке, был сильно поврежден в результате этого землетрясения.
Явление усиления участка, наблюдавшееся во время этих землетрясений, ясно указало на возможность возникновения сильных движений грунта на участках с мягкими почвенными профилями, расположенных на большом расстоянии от причинных разломов, и подчеркнуло важность анализа рисков, специфичных для данного участка.
Динамические характеристики участка, такие как преобладающий период, коэффициент усиления, скорость сдвиговой волны, стандартные значения теста на проникновение могут быть использованы для целей сейсмического микрорайонирования. Измерение скорости сдвиговой волны и стандартный тест на проникновение обычно являются дорогостоящими и нецелесообразными для проведения на большом количестве участков с целью микрорайонирования. Измерение окружающих вибраций (также называемое микротремором ) стало популярным методом определения динамических свойств слоев почвы и широко используется для микрорайонирования. Наблюдения за микротремором просты в выполнении, недороги и могут применяться также в местах с низкой сейсмичностью, поэтому измерения микротремора могут быть удобно использованы для микрорайонирования.