
книги из ГПНТБ / Карапетян Н.К. Спектры сейсмических колебаний на территории Армении
.pdfпых воли схожи с энергетическими спектрами продольных волн. В качестве примера на рис11.21 и 11.22 приведены энергетические спектры прямых поперечных волн, полученных по сейсмограммам станций «Ереван» и «Кировабад» при землетрясении 1.
Рис. |
11.21. Энергетические спек- |
Рис. |
I I . 22. |
Энергетические спек |
|||
тры |
прямой |
поперечной |
волны, |
тры |
прямой |
поперечной волны, |
|
записанной |
на |
станции |
«Ере- |
записанной на станции «Кпро- |
|||
ван» |
при землетрясении |
23. V |
вабад» при |
землетрясении 23.V |
|||
|
|
1954 |
г. |
|
|
|
1954 г. |
|
Величина |
J, пропорциональная плотности потока энер |
гии, для продольных и поперечных волн определялась анали
тически. Вычисления производились на ЭВЦМ |
«Раздан—2». |
|||||||||
В табл. П.8 приведены |
значения |
J |
для |
продольных и |
||||||
поперечных волн при всех |
рассмотренных |
землетрясениях. |
||||||||
Согласно данным этой таблицы, величина |
J, |
пропорциональ |
||||||||
ная плотности |
потока |
энергии, для поперечных |
волн |
полу |
||||||
чается |
больше, |
чем для |
продольных, |
в 1,5—30 раз |
при |
раз |
||||
личных |
землетрясениях, а также в зависимости |
от |
природы |
|||||||
волны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Используя |
полученные |
значения |
J, |
определено |
затуха |
ние плотности потока энергии прямых продольных и попереч
ных волн при землетрясениях 1 и 2 и продольных |
и поперечных |
|||||
волн, |
дпффрагнрованных на подошве земной коры при зем |
|||||
летрясении 10. Полученные |
значения |
пЭф |
и к |
сведены |
в |
|
табл. |
П.9. |
|
|
|
|
|
Сейсмические станции |
«Ереван» |
и |
«Кировабад», |
по |
203-
сейсмограммам которых определялась величина J , пропор циональная плотности потока энергии, расположены не в одном направлении от эпицентров рассмотренных землетря сений, вследствие чего полученные значения пЭф и к являются осредненными для определенной территории, заключенной между этими сейсмическими станциями и эпицентром зем летрясения.
Таблица II.fi
Значения плотности потока энергии волн при землетрясениях
~— Дата и время зем
т о летрясения
П <~>
с;
« £•
1 2
1 23. V 1954 1п02'28"
2 |
19. VII 1954 141i |
|
49'55" |
||
|
330.V11 1954 1 lh 49'47"
429.1 X 1954 19h 02'36"
о |
29. IX 1954 19п |
|
04'47"' |
||
|
624.Х 1954 lh 02'04"
714.1V 1955 I2h 44'46"
Станции |
Продольные волны |
Поперечные |
|||
волны |
|
||||
|
|
|
|||
волна |
J, см2/сек |
полна |
си2 |
сек |
|
|
|
J, |
|||
3 |
4 |
5 |
6 |
j |
7 |
Ереван |
Р |
0,000511 |
S |
0,004180 |
|
Кировабад |
Р |
0,000037 |
S |
0.000237 |
|
Ереван |
Р |
0,016652 |
S |
0,033877 |
|
Кировабад |
Р |
0,001489 |
S |
0,015337 |
|
Ереван |
Р |
0,001566 |
S |
0-010615 |
|
Кировабад |
Р |
0,001505 |
S |
0,006634 |
|
Ереван |
F |
0.000335 |
S |
0,004380 |
|
Ереван |
\ Р |
0,000714 |
S |
'о, 000865 |
|
|
1 |
|
|
i |
|
Ереван |
р |
0.001812 |
S |
0,031726 |
|
Кировабад |
р |
0,001374 |
S |
0,011525 |
|
Ереван |
р- |
0.002171 |
S. |
!0,030710 |
|
|
|
|
|
1 |
|
8 |
2.V11I 1955 16h |
Ереван |
р |
0,050282 |
S |
0,087756 |
|
45'02" |
Кировабад |
P- |
0.001183 |
S- |
|0,001645 |
||
|
|||||||
9 |
16.VI1I 1955 17h |
Ереван |
р" |
0.000654 |
S |
0.001248 |
|
54'37" |
Кировабад |
|
0,000087 |
S |
0.000232 |
||
|
|
||||||
|
|
Ереван |
р |
0.000461 |
S |
0,011910 |
|
И) |
24XII 1957 12h |
|
|
|
S |
0-005327 |
|
25'15" |
|
|
|
||||
|
Кировабад |
р |
0,000154 |
||||
|
| |
S* |
0,000470 |
||||
|
|
|
|
S |
0.004804 |
1 2
1131. XI1 1957 6h
47'36"
1230. I 1958 4h
36'23"
| |
19. IV 1958 7h |
1 0 | |
05'09" |
1428. IV 1958 18h
29'40"
1517 V 1958 Oh
01 '55"
1630. V 1958 5h
16'13"
176. VI 1958 9h
56'18"
18IS. VI 1958 8h
44'21"
1912. V I I 1958 20h
07'42"
20 |
27. V I I 1958 16h |
|
29'41" |
||
|
3 |
4 |
5 |
Ереван Р 0.002957
Кировабад |
Р |
0,002691 |
|
Ереван |
Р |
0,0( 0583 |
|
р* |
0,000114 |
||
|
Р |
0,000192 |
|
Кировабад |
Р |
0,009215 |
|
Р |
0,000322 |
||
|
|||
Ереван |
Р |
0,099030 |
|
Кировабад |
Р . |
0,009807 |
|
Ереван |
Р |
0,077499 |
|
Кировабад |
Р* |
0,051334 |
|
Ереван |
Р |
0,001323 |
|
Кировабад |
р * |
0,000153 |
|
Кировабад |
Р |
0,075561 |
|
Ереван |
Р |
0,065394 |
|
Кировабад |
Р |
0,004130 |
|
Ереван |
Р |
0,000332 |
|
Кировабад |
Р |
0,000101 |
|
Ереван |
Р* |
0,007918 |
|
Кировабад |
Р* |
0,002168 |
|
Ереван |
Р* |
0,001407 |
|
Кировабад |
Р* |
0,001214 |
6 |
7 |
S |
0,005124 |
S |
0,023356 |
S |
0,002934 |
S* |
0,000965 |
S |
0,019338 |
S |
0,004133 |
S* |
0,000657 |
S |
0,003576 |
S |
0,046709 |
S* |
0,000726 |
S |
0,004572 |
S 0,402899
s:0,060964
S |
0,114030 |
S |
0,034031 |
S |
0,020155 |
S |
0,009256 |
S |
0,003566 |
S |
0,856382 |
S |
0,165416 |
S |
0,011804 |
s" |
0,000450 |
s |
0.000118 |
s |
0.000834 |
s* |
0,040074 |
s A |
0,015109 |
s' |
0,001152 |
s* |
0,003944 |
s A |
0,002237 |
s |
0,001057 |
205-
1 |
|
|
2 |
|
3 |
21 |
27. VII 1958 17h | Ереван |
||||
|
14'41" |
| |
Кировабад |
||
|
|
||||
|
|
|
|
|
Ереван |
22 |
31. V I I I |
1958 lOh |
|
||
|
10'39" |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Кировабад |
|
12. |
X 1958 lOh |
Ереван |
||
23 |
|
||||
|
47'01" |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Кировабад |
|
16. |
XI 195S |
13h |
Ереван |
|
24 |
|
||||
|
50' |
16" |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Кировабад |
25 |
19. I 1959 2h |
Ереван |
|||
|
05'56" |
|
|||
|
|
|
|
||
26 |
18. |
IV 1959 12h |
Ереван |
||
|
39'52" |
|
Кировабад |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Ереван |
27 |
18. |
IV 1959 23h |
|
||
|
|
48'32" |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кировабад |
|
2. |
VI 1959 21h |
Ереван |
||
28 |
|
||||
|
00'16" |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Кировабад |
29 |
25. |
V I 1959 |
l h |
Кировабад |
|
|
38'05" |
|
|||
|
|
|
|
||
30 |
8. |
XII 1959 8h |
Кировабад |
||
|
45'45" |
|
|||
|
|
|
|
45
Р0,058155
Р- 0.026602
Р0,000439
Р* 0,000321
Р0,С17166
Р0,015356
Р* 0,009822
Р0,008140
Р0,012950
Р0,007649
Р* 0.026619
Р0.075674
Р0,022973
Р
гориз. 0,007184
Р0,002472
Р0,019352
р 0,020968
j |
6 |
7 |
|
|
|
|
S |
0,065499 |
|
S- |
0.036694 |
|
S |
0,002098 |
|
S |
0-001242 |
|
S* |
0,000667 |
|
S |
0-001841 |
|
_ |
1 |
|
S |
|0,073498 |
|
S |
0-008206 |
|
S |
0,016465 |
|
S |
0-219397 |
|
S |
0-039595 |
|
S |
0,066585 |
|
s |
0,030278 |
|
|
0,009888 |
|
s* |
0-086765 |
|
S |
jo. 354842 |
1 |
S |
0,031556 |
|
S* |
0,009816 |
|
0,037565 |
|
|
S |
|
|
|
S |
0,031671 |
гориз. |
|
S |
0,009593 |
s" |
0,026105 |
S* |
0,004b45 |
S |
0,104560 |
S |
0,093962 |
206
1 |
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
P |
0,001460 |
S" |
0,009364 |
|
|
|
|
|
|
|
Е Р е |
|
верт. |
|||||
|
9. |
XII 1959 20h |
|
в а н |
| верт. |
||||||||
31 |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
49'21" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кировабад |
P |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
0,005291 |
S |
0,057673 |
|||||
32 |
10. |
XII 1959 18h |
Ереван |
|
V |
0,002128 |
S |
0-005025 |
|||||
|
|
|
01'16" |
|
Кировабад |
|
р |
0,000907 |
S |
0,003177 |
|||
|
16. |
XII 1959 Oh |
|
Ереван |
|
Р |
0.001869 |
S |
0.008431 |
||||
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
57 '35" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кировабад |
|
|
|
S |
0.001S12 |
|||
|
|
|
|
|
|
Р |
0,001505 |
||||||
|
|
|
|
|
|
S |
0.004065 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
34 |
17. |
XII 1959 22h |
Ереван |
|
Р |
0,005725 |
S |
0,028560 |
|||||
|
|
|
47'10" |
|
Кировабад |
|
Р |
0,001090 |
S |
0.008067 |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||
35 |
18. |
XII 1959 18h |
Ереван |
|
V |
0-002294 |
S |
0,015011 |
|||||
|
|
|
52'08" |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
П.9 |
|
№ землетря |
Дата землетрясения |
Волна |
Пэф |
|
к |
|
|||||||
сения |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
23. |
V 1954 |
|
|
Р |
1,63 |
|
0,022 |
|
|
|
1 |
|
|
23. |
V |
1954 |
|
|
S |
Ь 7 8 |
|
0,024 |
|
|
2 |
|
|
19. |
V I I 1954 |
|
Р |
5,91 |
|
0,036 |
|
||
|
2 |
|
|
19. |
VI I 1954 |
|
S |
1,94 |
|
0,012 |
|
||
|
10 |
|
|
24. |
XI I 1957 |
|
Р |
3,34 |
|
0,012 |
|
||
|
10 |
|
|
24. |
XII 1957 |
|
S |
2,77 |
|
0,010 |
|
||
§ II.4. ЭНЕРГИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН ПР И ПОСЛЕДУЮЩИХ |
|||||||||||||
|
ТОЛЧКАХ ЗАНГЕЗУРСКОГО |
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 1968 |
г. |
|
|||||||||
|
Д ля последующих толчков Зангезурского землетрясения |
||||||||||||
9.VI 1968 г- нами построены энергетические спектры |
сейсми |
||||||||||||
ческих |
колебаний, т.е. графики |
зависимости |
спектральной |
||||||||||
плотности |
|
энергии |
|
от |
круговой |
частоты ш, |
начиная |
от |
|||||
со=6,28 гц |
|
(Т=1 сек) |
до ш=62,8 гц |
(Т=0,1 сек). |
На рис. 11.23 |
в качестве примера приведен энергетический спектр землетря сения 23 июня 1968 г. Ввиду большого диапазона значений
207
« I 1 Q/U' яы1
Рис. 11.23. Энергетический спектр землетрясения 23 июня 1968 г.
спектральной плотности энергии и нежелания пользоваться
логарифмическим |
масштабом, |
вся кривая |
энергетического |
||
спектра |
разделена |
на две части. Для первой, |
начальной, |
||
части |
кривой принят масштаб, указанный на спектре на |
||||
основной шкале, а для второй, |
конечной, |
части |
к р и в о й - |
масштаб, указанный на дополнительной шкале, проведенной слева от основной. Кривые энергетических спектров для всех рассмотренных записей имеют в начальной своей части возрастающий характер, вплоть до максимального значения,
азатем убывающий.
Втабл. 11.10 приведены максимальные величины спект ральной плотности энергии Jm a x = [w£02(w)]max и соответ-
ствующие им значения периодов Tmaxj.
Максимальные величины спектральной плотности энер гии для всех землетрясений соответствуют коротким периодам Tmaxj = 0,20—0,25 сек.
Как видно из табл. 11.10, при увеличении силы землетря сения на один балл (с 4 до 5 баллов) максимальное значение спектральной плотности энергии увеличивается в 65 раз-
Ширина энергетических спектров на уровне 2/3 от макси мального значения спектральной плотности энергии изме няется в пределах от 4 до 10 гц, но определенной зависимости ширины энергетического спектра от силы землетрясения не наблюдается.
Вычисление величины J , пропорциональной плотности потока энергии, нами производилось графически, путем изме рения площади, заключенной между кривой зависимости
208
№ земле трясения
1
2
3
4
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица П. IО |
|
|
|
Результаты анализа |
энергетических спектров |
|
|
|
||
Дата |
и время |
возникно |
Сила земле |
|
|
Ширина |
|
|
J sm;ix |
|
|
энергетич. |
|
|
|||||
трясения в |
J m а х |
TmaxJ |
.1 |
J smax |
.100% |
||||
вения землетрясения |
баллах |
|
|
спектра |
|
|
J |
||
|
|
|
|
|
( M i — ш 2 ) . 2 Ч |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15. |
V I 1968. |
3h 21' |
5 |
146,471 |
0,20 |
28,2-35,7 |
2702,816 |
916,0 |
33,9 |
23. |
VI 1968. |
4h 40' |
4—5 |
3,545 |
0,25 |
21,2-28,2 |
84,160 |
19,880 |
58,2 |
26. |
VI 1968. |
2h 08' |
4 - 5 |
1,910 |
0,20 |
29,1 - 39,1 |
37,380 |
15,560 |
41,6 |
23. |
VI I 1968. 16h 52' |
4 |
2,238 |
0,25 |
20.6—28,0 |
49,883 |
14,680 |
29,4 |
|
26. |
VI I 1968. 23h 22' |
5 - 6 |
59,949 |
0,25 |
23,6--27,6 |
649,200 |
201,600 |
31,1 |
спектральной |
плотности энергии |
от ш, осью |
абсцисс |
и орди |
||||||||
натами, |
соответствующими |
ш 1 = 6 , 2 8 |
и |
ш =62,8 |
гц. |
|
|
|||||
|
Согласно табл. 11.10, при увеличении силы |
землетрясения |
||||||||||
с 4 до 5 баллов величина |
J меняется почти в 55 раз. |
|
||||||||||
|
Измерены также максимальные значения плотности пото |
|||||||||||
ка энергии, численно равные площади, |
заключенной между |
|||||||||||
ординатами, |
соответствующими |
ширине |
|
энергетического |
||||||||
спектра, |
осью |
абсцисс и кривой |
зависимости |
спектральной |
||||||||
плотности энергии |
от круговой |
частоты w. |
|
|
|
|
||||||
|
Значение |
Jsmax |
при увеличении |
силы |
землетрясения |
с |
||||||
4 |
до 5 |
баллов |
возрастает в 62 раза, а отношение |
Jsmax- |
к |
|||||||
J |
изменяется |
лишь |
на 4,5%. |
|
|
|
|
|
|
|
Вы в о д ы
1.Получены энергетические спектры и значения величин, пропорциональных плотности потока энергии сейсмовзрывных волн в различных грунтах.
2.Увеличение количества ВВ ведет к возрастанию макси мального значения спектральной плотности энергии и
соответствующего ему значения периода.
3. При разных взрывах в базальтам увеличение коли чества ВВ мало влияет на характер спектральных кривых, полученных по записям одних и тех же составляющих смеще ний почвы в определенном наблюдательном пункте, при условии, если эпицентры взрывов расположены в одном и том же направлении от этого пункта.
4.При короткозамедленном взрыве происходит сущест венное уменьшение максимального значения спектральной плотности энергии и величины, пропорциональной плотности потока энергии.
5.Затухание плотности потока энергии сейсмовзрывных волн зависит не только от грунта, но и от характера взры вания.
6.Получены энергетические спектры продольных и попе речных волн по сейсмограммам станций «Ереван» и «Кирова бад» при 35 землетрясениях.
7.Энергетические спектры различных эпицентральных зон отличаются по характеру спектральных кривых, по макси мальным значениям спектральной плотности энергии и
соответствующим им величинам периодов.
8.Максимальные значения спектральной плотности энер гии при последующих толчках Зангезурского землетрясения 1968 г. соответствуют коротким периодам.
9.Величина, пропорциональная плотности потока энер-
210
rim, для поперечных волн имеет большие значения, чем для продольных.
10. Примененный прием определения сейсмической энер гии удобен тем, что используемый частотный спектр может быть с успехом применен также при решении ряда других сейсмологических задач. При решении ряда сейсмологических задач, без дополнительной затраты времени на цифровку сейсмограмм, можно вычислить и энергию землетрясения-
Г Л А В А III
СЕЙСМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ (ПРИВЕДЕННЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ УСКОРЕНИЯ)
Строительство зданий и сооружении в Армении, как и в
других |
сейсмоактивных |
районах СССР, ведется |
с учетом |
|
действия |
сейсмических |
сил, величина |
которых зависит как |
|
от спектрального состава |
и характера |
сейсмических |
колеба |
ний грунта в основании сооружения, так и от динамических свойств самого сооружения. Для успешного решения пробле мы строительства в определенном сейсмоактивном районе необходимо проведение всестороннего исследования действия сейсмических сил на здания и сооружения в изучаемом районе и определение изменения величины этих сил в зависимости от различных факторов.
Представляет также интерес сравнение характера сейсми ческого воздействия на сооружения при взрывах и землетря сениях и выявление их отличительных особенностей.
Определением реакций сооружений при сейсмических воздействиях занимались как у нас в СССР, так и за рубежом (И. Л. Корчннскпй, С. В. Медведев, А. Г. Назаров, Б. К. Карапетян, Ш. Г. Напетваридзе, В. Т. Рассказовский, Э. Е. Хачиян. С. С. Дарбинян, М. А. Био, Г. В. Хаузнер, Р. Р. Мартел, И. Л. Альфорд и др.).
Оценка сейсмического воздействия на здания и сооруже ния при землетрясениях и взрывах производится нами путем определения приведенных сейсмических ускорений. Под при веденным сейсмическим ускорением i принимается такое постоянно действующее сейсмическое ускорение, которое вы зывает в сооружении максимальную деформацию соответст вующую данному землетрясению [73]. Величина зависит от периода свободных колебаний Т и меры рассеяния энергии а сооружения.