stringtranslate.com

Пиковое ускорение грунта

Пиковое ускорение грунта ( PGA ) равно максимальному ускорению грунта , которое произошло во время землетрясения в определенном месте. PGA равно амплитуде наибольшего абсолютного ускорения, зарегистрированного на акселерограмме на месте во время конкретного землетрясения. [1] Сотрясение грунта обычно происходит во всех трех направлениях. Поэтому PGA часто разделяют на горизонтальную и вертикальную составляющие. Горизонтальные PGA, как правило, больше, чем в вертикальном направлении, но это не всегда верно, особенно вблизи крупных землетрясений. PGA является важным параметром (также известным как мера интенсивности) для сейсмостойкого строительства . Проектное 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 интенсивности землетрясений, но PGA измеряется с помощью инструментов, таких 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 строительстве (включая сейсмические строительные нормы ) 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 определителем ущерба; при сильных землетрясениях ущерб чаще коррелирует с пиковой скоростью грунта . [3]

Геофизика

Энергия землетрясения распространяется волнами от гипоцентра , вызывая движение грунта во всех направлениях, но обычно моделируется горизонтально (в двух направлениях) и вертикально. PGA регистрирует ускорение (скорость изменения скорости) этих движений, в то время как пиковая скорость грунта — это наибольшая скорость (скорость движения), достигаемая грунтом, а пиковое смещение — это пройденное расстояние. [7] [8] Эти значения различаются в разных землетрясениях 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 (длина цикла толчков) и геология грунта (подземные). Мелкофокусные землетрясения генерируют более сильные толчки (ускорение), чем промежуточные и глубокие землетрясения, поскольку энергия высвобождается ближе к поверхности. [9]

Пиковое ускорение грунта может быть выражено в долях g (стандартное ускорение, вызванное силой тяжести Земли , эквивалентное g-силе ) как десятичная дробь или процент; в м/с2 ( 1  g  = 9,81 м/с2 ) ; [7] или в кратных Гал , где 1 Гал равен 0,01 м/с2 ( 1  g  = 981 Гал).

Тип грунта может существенно влиять на ускорение грунта, поэтому значения PGA могут демонстрировать экстремальную изменчивость на расстоянии в несколько километров, особенно при умеренных и сильных землетрясениях. [10] Различные результаты PGA от землетрясения можно отобразить на карте сотрясений . [11] Из-за сложных условий, влияющих на PGA, землетрясения схожей магнитуды могут давать разнородные результаты, при этом многие землетрясения средней магнитуды генерируют значительно большие значения PGA, чем землетрясения более крупной магнитуды.

Во время землетрясения ускорение грунта измеряется в трех направлениях: вертикальном (V или UD, для вверх-вниз) и двух перпендикулярных горизонтальных направлениях (H1 и H2), часто с севера на юг (NS) и с востока на запад (EW). Пиковое ускорение в каждом из этих направлений регистрируется, причем часто сообщается самое высокое индивидуальное значение. В качестве альтернативы можно отметить объединенное значение для данной станции. Пиковое горизонтальное ускорение грунта (PHA или PHGA) можно получить, выбрав более высокую индивидуальную запись, взяв среднее из двух значений или вычислив векторную сумму двух компонентов. Трехкомпонентное значение также можно получить, приняв во внимание вертикальный компонент.

В сейсмостойком строительстве часто используется эффективное пиковое ускорение (EPA, максимальное ускорение грунта, на которое реагирует здание), которое, как правило, составляет ⅔ – ¾ от PGA. [ необходима цитата ]

Сейсмический риск и проектирование

Изучение географических районов 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 государственные плановые отделы используют эти значения для определения соответствующей сейсмической нагрузки для зданий в каждой зоне, с ключевыми идентифицированными сооружениями (такими как больницы, мосты, электростанции), которые должны выдержать максимальное рассматриваемое землетрясение (MCE).

Повреждения зданий связаны как с пиковой скоростью движения грунта (PGV), так и с продолжительностью землетрясения: чем дольше сохраняются сильные толчки, тем выше вероятность повреждений.

Сравнение инструментальной и ощущаемой интенсивности

Пиковое ускорение грунта обеспечивает измерение инструментальной интенсивности , то есть сотрясения грунта, зарегистрированного сейсмическими приборами . Другие шкалы интенсивности измеряют ощущаемую интенсивность , основанную на сообщениях очевидцев, ощущаемом сотрясении и наблюдаемом ущербе. Между этими шкалами существует корреляция, но не всегда абсолютное согласие, поскольку на опыт и ущерб могут влиять многие другие факторы, включая качество сейсмостойкого строительства.

Вообще говоря,

Корреляция со шкалой Меркалли

Геологическая служба США разработала шкалу инструментальной интенсивности, которая отображает пиковое ускорение грунта и пиковую скорость грунта на шкале интенсивности, похожей на шкалу Меркалли . Эти значения используются сейсмологами по всему миру для создания карт толчков. [3]

Другие шкалы интенсивности

В 7-классовой шкале сейсмической интенсивности Японского метеорологического агентства самая высокая интенсивность, Шиндо 7, охватывает ускорения более 4 м/с2 ( 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 повреждений».

Известные землетрясения

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Дуглас, Дж. (2003-04-01). «Оценка движения грунта при землетрясении с использованием записей сильных движений: обзор уравнений для оценки пикового ускорения грунта и спектральных ординат реакции» (PDF) . Earth-Science Reviews . 61 (1–2): 43–104. Bibcode :2003ESRv...61...43D. doi :10.1016/S0012-8252(02)00112-5.
  2. ^ Атомные электростанции и землетрясения. Архивировано 22 июля 2009 г. на Wayback Machine . Получено 8 апреля 2011 г.
  3. ^ abc "ShakeMap Scientific Background. Rapid Instrumental Intensity Maps". Программа оценки сейсмической опасности. Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 23 июня 2011 г. Получено 22 марта 2011 г.
  4. ^ Куа, Г.; и др. (2010). «Лучшие практики» использования уравнений преобразования макросейсмической интенсивности и интенсивности движения грунта для моделей опасности и потерь в GEM1 (PDF) . Глобальная модель землетрясений . Архивировано из оригинала (PDF) 27 декабря 2015 г. Получено 11 ноября 2015 г.
  5. ^ См. также: Шкалы сейсмической магнитуды
  6. ^ Европейские учреждения по оценке сейсмической опасности и риска (2013). "Европейская модель сейсмической опасности 2013 года (ESHM13)". EFEHR. Архивировано из оригинала 27 декабря 2015 года . Получено 11 ноября 2015 года .
  7. ^ ab "Объяснение параметров". Центр изучения геологических опасностей. Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 21 июля 2011 г. Получено 22 марта 2011 г.
  8. ^ ab Lorant, Gabor (17 июня 2010 г.). "Принципы сейсмического проектирования". Руководство по проектированию всего здания . Национальный институт строительных наук . Получено 15 марта 2011 г.
  9. ^ "Магнитность 6,6 – Около западного побережья Хонсю, Япония". Сводка землетрясений . Геологическая служба США. 16 июля 2001 г. Архивировано из оригинала 14 марта 2011 г. Получено 15 марта 2011 г.
  10. ^ "Научный фон ShakeMap. Карты пиковых ускорений". Программа оценки сейсмической опасности. Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 23 июня 2011 г. Получено 22 марта 2011 г.
  11. ^ "ShakeMap Scientific Background". Программа по оценке сейсмической опасности. Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 23 июня 2011 г. Получено 22 марта 2011 г.
  12. ^ Гото, Хироюки; Канеко, Ёсихиро; Янг, Джон; Эвери, Хамиш; Дамиано, Лен (4 февраля 2019 г.). «Экстремальные ускорения во время землетрясений, вызванные эффектом упругого хлопка». Scientific Reports . 9 (1): 1117. Bibcode :2019NatSR...9.1117G. doi :10.1038/s41598-018-37716-y. PMC 6361895 . PMID  30718810. 
  13. ^ "M 9.5 – Великое чилийское землетрясение 1960 года (землетрясение в Вальдивии)". Геологическая служба США . Получено 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. Получено 3 апреля 2024 г.
  15. ^ Эрол Калкан; Волкан Сэвилген (17 марта 2011 г.). "11 марта 2011 г. землетрясение магнитудой 9,0 в Тохоку, Япония: предварительные результаты". Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 24 марта 2011 г. Получено 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. ^ "2011 Off the Pacific Coast of Tohoku earthquake, Strong Ground Motion" (PDF) . Национальный научно-исследовательский институт наук о Земле и предотвращения стихийных бедствий. Архивировано из оригинала (PDF) 24 марта 2011 г. . Получено 18 марта 2011 г. .
  18. ^ "M 9.1 – Великое землетрясение Тохоку 2011 г., Япония – Происхождение". Геологическая служба США . Получено 10 ноября 2021 г.
  19. ^ "Архивная копия USGS Magnitude 7 and Greater Earthquakes in 2011". Архивировано из оригинала 13 апреля 2016 года . Получено 8 сентября 2017 года .
  20. ^ "23 января (2011 г.) 東北地方太平洋沖地震(東日本大震災) について（第162報）（令和4年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. Получено 23.09.2022 .Страница 31 PDF-файла.
  21. ^ Масуми Ямада и др. (июль–август 2010 г.). «Исследование пространственно-плотной скоростной структуры в области источника землетрясения Иватэ-Мияги Наирику». Seismological Research Letters т. 81; № 4. Сейсмологическое общество Америки. стр. 597–604 . Получено 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 . Получено 10 ноября 2021 г.
  24. ^ Yegian, MK; Ghahraman; Gazetas, G.; Dakoulas, P.; Makris, N. (апрель 1995 г.). "The Northridge Earthquake of 1994: Ground Motions and Geotechnical Aspects" (PDF) . Third International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics . Northeastern University College of Engineering. стр. 1384. Архивировано из оригинала (PDF) 6 мая 2013 г. . Получено 7 апреля 2021 г. .
  25. ^ "M 6.7 – 1 км NNW of Reseda, CA". Геологическая служба США . Получено 10 ноября 2021 г.
  26. ^ "M 7.8 – землетрясение Пазарджик, последовательность землетрясений Кахраманмараш". Архивировано из оригинала 2023-03-02 . Получено 2023-04-07 .
  27. ^ "22 февраля 2011 г. – Крайстчерч сильно пострадал от землетрясения магнитудой 6,3". GeoNet . 23 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 4 марта 2011 г. Получено 24 февраля 2011 г.
  28. ^ "Карта интенсивности PGA". GeoNet. Архивировано из оригинала 31 мая 2012 года . Получено 24 февраля 2011 года .
  29. ^ "Отчет о землетрясении в Новой Зеландии – 22 февраля 2011 г. в 12:51 (NZDT)". GeoNet . 22 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 25 февраля 2011 г. Получено 24 февраля 2011 г.
  30. ↑ Картер, Хэмиш (24 февраля 2011 г.). «Технически это просто повторный толчок». The New Zealand Herald . Получено 24 февраля 2011 г.
  31. ^ "M 7.1, Darfield (Canterbury), 4 сентября 2010 г.". GeoNet . Архивировано из оригинала 2 марта 2011 г. . Получено 7 марта 2011 г. .
  32. ↑ Клауд и Хадсон 1975, стр. 278, 287.
  33. ^ Кацухико, Ишибаши (11 августа 2001 г.). «Почему стоит беспокоиться? Атомные станции Японии подвергаются серьезному риску из-за землетрясения». Japan Focus . Asia Pacific Journal . Получено 15 марта 2011 г.
  34. ^ Маурисио Моралес; Огуз К. Челик. «EERI PERW 2021 – Часть 1: Землетрясение в Эгейском море». Научно-исследовательский институт сейсмостойкого строительства. Архивировано из оригинала 27 июня 2022 года . Получено 12 октября 2021 года .
  35. ^ "Землетрясение Mw7.2 15 октября 2013 г. на острове Бохол, Филиппины" (PDF) . Emi-megacities.org . Архивировано из оригинала (PDF) 13 октября 2022 г. . Получено 17 декабря 2022 г. .
  36. ^ Clough, GW ; Martin, JR; Chameau, JL II (1994). "Геотехнические аспекты". Практические уроки землетрясения Лома-Приета. National Academies Press . стр. 29–46. ISBN 978-0309050302.
  37. ^ Лин, Ронг-Гонг; Аллен, Сэм (26 февраля 2011 г.). «Землетрясение в Новой Зеландии поднимает вопросы о зданиях Лос-Анджелеса». Los Angeles Times . Получено 27 февраля 2011 г.
  38. ^ Элнашай и др. 2006, стр. 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