книги из ГПНТБ / Карапетян Н.К. Спектры сейсмических колебаний на территории Армении

Сравнение графиков зависимости максимального значе­ ния спектральной плотности амплитуды ускорения от расстоя­

взрыве. Но как в случае мгновенного, так и короткозамедлепного взрыва график зависимости ФП 1 и х от расстояния пред­ ставляется двумя прямыми, пересекающимися на расстоя­ нии 17 м.

'Р/пвк

10

5

от центра взрывов, показывает, что короткозамедленное взрывание ВВ не изменяет в общем характера амплитудных спектров ускорений колебаний почвы, а только несколько расширяет область пиков в сторону больших периодов и на спектрах появляются дополнительные пики, что, возможно, вызвано также тем, что мгновенный взрыв произведен в оди­ ночном -шпуре, а короткозамедленный взрыв—в 7 шпурах.

Сравнение амплитудных спектров смещений сейсмовзрыв­ иых колебаний в базальтах, туфах и супесях-суглинках пока­ зывает, что преобладающие периоды Т т а х для различных грунтов имеют разные значения, причем чем жестче грунт,

84

Сувеличением количества взрываемого вещества вели­

чина преобладающего периода Т,1 1 а х во всех рассмотренных грунтах увеличивается.

Сувеличением жесткости грунта ширина амплитудного спектра смещении в области максимальных значении спек­ тральной плотности амплитуды уменьшается. Так, ширина

§• 1.3. О П Р Е Д Е Л Е Н И Е СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ П Р И ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ С УЧЕТОМ ИХ НЕПЕРИОДИЧНОСТИ

Землетрясения вызывают сложного характера сейсмиче­ ские волны, которые имеют весьма многообразный спектр, охватывающий большой диапазон частот. В спектре сейсмиче­ ских волн имеются как высокочастотные, так и длиннопериодиые компоненты. В этом спектре частот наблюдается ряд пре­ обладающих периодов, зависящих от типа волны, динамиче­ ских параметров и периода очага землетрясения, «собствен­ ного» периода колебаний местности, где регистрируется зем­ летрясение, а также от пути очаг—сейсмическая станция, с возможными различиями в геологических условиях.

При определении спектра сейсмических волн для данной местности можно использовать записи как нескольких сей­ смических станций, расположенных на одинаковых расстоя­ ниях от очага, так и произведенные одной станцией записи большого количества землетрясений, очаги которых располо­ жены по отношению к регистрирующей станции в различных направлениях и эпицентральных расстояниях. В последнем случае следует учесть дистанционный эффект.

Спектральный анализ колебаний почвы на Армянском нагорье и Малом Кавказе при близких землетрясениях нами произведен по сейсмограммам сейсмических станций «Ере­ ван» и «Кировабад». Использованы записи 35 кавказских, турецких и иранских землетрясений, полученные приборами Д. П. Кпрнсса общего типа. Большая ширина пропускания частот этих приборов создает возможность получить достовер­ ные спектры на большом интервале частот. Регистрация сме-

85

гденип колебаний почвы на обеих станциях приборами одного и того же типа позволила произвести сравнение полученных спектров.

Для 27 землетрясений анализированы сейсмограммы сейсмических станций «Ереван» и «Кировабад», для 5 земле­ трясений—сейсмограммы станции «Ереван», а для 3 земле­ трясений—сейсмограммы станции «Кировабад». Координаты эпицентров и глубина залегания очагов этих землетрясений нами определены как по методам, не требующим знания годо­ графа, так и по составленной нами палетке годографов сей­ смических волн Армянского нагорья и Малого Кавказа [51]. Эпицентры землетрясений указаны на карте, приведенной на рис. 1.47. Очаги землетрясений расположены в различных на­ правлениях от сейсмических станций «Ереван» и «Кировабад». Азимут эпицентров землетрясений относительно станций «Ере­ ван» изменяется от 4 до 349°, а относительно станции «Киро­ вабад»—от 6 до 315°.

Эпицентры всех рассмотренных землетрясений по рас­ положению можно разделить на пять групп: Ахалкалакская группа очагов (эпицентры этих землетрясений отмечены циф­

и землетрясения, очаги которых расположены на юго-восточ­

расстояниях, но в различных направлениях от сейсмической станции.

землетрясений обеспечивает проведение изучения зависимости спектрального состава сейсмических колебаний от эпицептрального расстояния и азимута, т. е. от геологических усло­ вии распространения сейсмических волн и от подвижек в са мом очаге.

Магнитуда этих землетрясений доходит до 5. Спектральный анализ смещений колебаний почвы произ­

веден с учетом непернодичности сейсмических колебаний [41]. На сейсмограммах выделялись продольные, поперечные и поверхностные волны. Спектральный анализ для продоль-

56

ных, поперечных и поверхностных волн производился отдель­ но по составляющим С—Ю, 3—В и вертикальной.

Вычислительные работы по определению Ф ( ю ) и ? (ш) производились на ЭЦВМ «Раздан-2».

По полученным значениям Ф ( о ) и -•? (w) построены амплитудные и фазовые спектры для всех рассмотренных записей. При построении амплитудного спектра влияние ча­ стотной характеристики прибора исключалось умножением

Спектральный анализ продольных волн. С целью прове­ дения спектрального анализа продольных волн использованы записи прямых и диффрагнрованных волн. При близких эпицентральных расстояниях (до 200 км) для получения спектра прямых продольных волн анализировался участок записи, за­ ключенный между вступлениями прямой продольной п прямой поперечной волн. При больших эпицентральных расстояниях для получения спектра определенной продольной волны анали­ зировалась запись, заключенная между вступлением этой вол­

Всего построено 192 амплитудных спектра продольных волн.

расположена по отношению к сейсмической станции «Ереван» на эпицентральном расстоянии от 91 до 135 км. Глубина за­ легания очагов землетрясений этой группы находится в преде­ лах от 0 до 35 км, т. е. очаги этих землетрясений расположены в первом «гранитном» слое земной коры. Следовательно, спектры, полученные по записям продольных волн на станции «Ереван» от Ахалкалакской группы землетрясений, являются спектрами прямых продольных волн. Азимут эпицентров зем­ летрясений этой группы по отношению к станции «Ереван» со­ ставляет 327—349°.

88

фс о с т а и г а ю щ а а ' С - Ю

мм. сек

0001

ООО 5

1 2 3 4 5 Т с е к

ф с о с т а в л я ю щ а я З-В

мм. сен

0 0 0 1

00005}

0 0 0 0 5

5 Тсе»

Р И С . 1.48. Амплитудные спектры прямой продольной волны при землетря­ сении 30. V I I 1954 г. (станция «Ереван»),

Сравнивая амплитудные спектры продольных волн земле­ трясений 30.VII 1954 г. (рис. 1.48) и 24.X 1954 г. (рис. 1.49), очаги которых расположены на одной глубине 34—35 км (на рис. 1.47 эти землетрясения обозначены, соответственно, циф­ рами 3 и 6), можно отметить, что с увеличением эпицентраль­ ного расстояния в 1,5 раза наибольшее увеличение преобла­ дающего периода (более чем на 50%) и изменение характера спектральной кривой наблюдается по вертикальной состав­ ляющей, а наименьшее изменение величины преобладающего периода (всего на 10%) и характера' спектральной кривой наблюдается по составляющей С—Ю.

Сравнение амплитудных спектров землетрясений 2 (рис. 1.50) и 6 (рис. 1.49), очаги которых расположены на оди-

89

Тсек.

0.00025

'Рис. 1.51. Амплитудные спектры прямой продольной волны при землетря­ сении 16. XI I 1959 г. (станция «Ереван»).

Максимальное значение спектральной плотности ампли­ туды смещении колебаний частиц грунта на сейсмической станции «Ереван» от Лхалкалакской группы очагов землетря­ сений, в большинстве случаев, для вертикальной составляю­ щей больше, чем по горизонтальным составляющим.

станции «Кировабад» получены для трех землетрясении Д.халкалакского нагорья (землетрясения 2, 9 и 16 на рис. 1.47).

'92