ИНЖЕНЕ́РНАЯ СЕЙСМОЛО́ГИЯ

ИНЖЕНЕ́РНАЯ СЕЙСМОЛО́ГИЯ, раз­дел сейс­мо­ло­гии, изу­чаю­щий про­цес­сы воз­дей­ст­вия зем­ле­тря­се­ний на инж. со­ору­же­ния и грун­ты в их ос­но­ва­ни­ях. К за­да­чам И. с. от­но­сят­ся: уточ­не­ние шка­лы ин­тен­сив­но­сти зем­ле­тря­се­ний; оп­ре­де­ле­ние па­ра­мет­ров силь­ных сейс­мич. воз­дей­ст­вий и ме­то­дов их про­гно­зи­ро­ва­ния с учё­том свойств грун­тов; изу­че­ние опас­ных для со­ору­же­ний про­цес­сов, воз­ни­каю­щих в грун­тах под влия­ни­ем сейс­мич. ко­ле­ба­ний; раз­ра­бот­ка спо­со­бов по­вы­ше­ния сейс­мо­устой­чи­во­сти грун­тов и со­ору­же­ний; сейс­мич. мик­ро­рай­они­ро­ва­ние. Ис­сле­до­ва­ния И. с. учи­ты­ва­ют дос­ти­же­ния об­щей сейс­мо­ло­гии, сейс­мо­тек­то­ни­ки, ин­же­нер­ной гео­ло­гии и гид­ро­гео­ло­гии, строи­тель­ной ме­ха­ни­ки и ме­ха­ни­ки грун­тов.

И. с. воз­ник­ла в нач. 20 в. в ре­зуль­та­те изу­че­ния по­след­ст­вий ка­та­ст­ро­фич. зем­ле­тря­се­ний. Бы­ло об­на­ру­же­но влия­ние свойств грун­тов на ин­тен­сив­ность зем­ле­тря­се­ния: зда­ния, рас­по­ло­жен­ные на рых­лых ал­лю­ви­аль­ных от­ло­же­ни­ях, по­вре­ж­да­ют­ся силь­нее, чем ана­ло­гич­ные по­строй­ки на вы­хо­дах скаль­ных по­род. За­кон­чен­ное опи­са­ние это­го эф­фек­та да­но в ра­бо­те япон. ис­сле­до­ва­те­ля К. Сю­эхи­ро. В сер. 20 в. рос. гео­фи­зик С. В. Мед­ве­дев и его по­сле­до­ва­те­ли про­ве­ли экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ния влия­ния свойств грун­то­вых мас­си­вов на сейс­мич. ко­ле­ба­ния зда­ний и со­ору­же­ний, рас­по­ло­жен­ных на них. Мед­ве­дев так­же раз­ра­бо­тал сейс­ми­че­скую шка­лу и сис­те­му сейс­мич. мик­ро­рай­они­ро­ва­ния. Рос. гео­фи­зик Н. В. Ше­ба­лин в 1960-х гг. ис­сле­до­вал за­ко­но­мер­но­сти сейс­мич. вол­но­во­го по­ля и его осо­бен­но­сти в ближ­ней от оча­га зо­не. Во 2-й пол. 20 в. ра­бо­ты франц. фи­зи­ка М. Био, амер. ин­же­не­ра Дж. У. Ха­уз­не­ра, рос. учё­ных С. В. По­ля­ко­ва, Я. М. Ай­зен­бер­га и др. при­ве­ли к раз­ра­бот­ке ме­то­дов сейс­мо­стой­ко­го строи­тель­ст­ва.

Раз­ви­тие И. с. (в осо­бен­но­сти сейс­мич. мик­ро­рай­они­ро­ва­ния) на ру­бе­же 20–21 вв. свя­за­но с за­да­ча­ми строи­тель­ст­ва осо­бо важ­ных объ­ек­тов: круп­ных гид­ро­тех­нич. со­ору­же­ний, атом­ных элек­тро­стан­ций и др. При строи­тель­ст­ве дан­ных объ­ек­тов про­во­дит­ся ком­плекс сейс­мо­ло­гич. и гео­ло­го-тек­то­нич. ис­сле­до­ва­ний. Изы­ска­ния про­во­дят­ся на зна­чит. глу­би­не и вклю­ча­ют та­кие слож­ные ви­ды ра­бот, как меж­сква­жин­ные гео­фи­зиче­ские ис­сле­до­ва­ния (про­све­чи­ва­ние), вер­ти­каль­ное сейс­ми­че­ское про­фи­ли­ро­ва­ние и др.

В кон. 20 в. на­уч. пред­став­ле­ния о сейс­мич. про­цес­сах при силь­ных дви­же­ни­ях грун­то­во­го мас­си­ва пре­тер­пе­ли серь­ёз­ные из­ме­не­ния. Ус­та­нов­ле­на не­ли­ней­ная за­ви­си­мость ме­ж­ду ве­ли­чи­ной ус­ко­ре­ния час­тиц грун­та и ин­тен­сив­но­стью сейс­мич. ко­ле­ба­ний, а так­же ме­ж­ду на­пря­же­ния­ми, соз­да­вае­мы­ми сейс­мич. вол­ной, и де­фор­ма­ция­ми в грун­то­вом мас­си­ве. Боль­шой на­уч. и прак­тич. ин­те­рес вы­зы­ва­ют ис­сле­до­ва­ния про­цес­сов по­те­ри ус­той­чи­во­сти рых­лых грун­тов при силь­ных сейс­мич. воз­дей­ст­ви­ях. Раз­ви­ва­ют­ся так­же ме­то­ди­ки ис­кусств. уп­роч­не­ния грун­тов и по­вы­ше­ния их сейс­мо­стой­ко­сти.

В И. с. при­ме­ня­ет­ся ап­па­ра­ту­ра (преим. циф­ро­вая), ра­бо­таю­щая в ши­ро­ком час­тот­ном и ди­на­мич. диа­па­зо­нах: сейс­мо­мет­ры, ре­ги­ст­ри­ры, об­ра­ба­ты­ваю­щая тех­ни­ка. При сейс­мич. мик­ро­рай­они­ро­ва­нии ис­поль­зу­ют­ся сле­дую­щие ме­то­ды: 1) мак­ро­сейс­мич. ис­сле­до­ва­ния по­след­ст­вий зем­ле­тря­се­ний вы­со­кой ин­тен­сив­но­сти (оце­ни­ва­ет­ся сте­пень по­вре­ж­де­ний оп­ре­де­лён­ных ка­те­го­рий зда­ний и со­ору­же­ний, а по ней – ин­тен­сив­ность зем­ле­тря­се­ния в бал­лах); 2) сейс­мо­тек­то­нич. ме­тод вы­де­ле­ния зон воз­мож­ных ощу­ти­мых зем­ле­тря­се­ний; 3) сейс­мо­ло­гич. ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния па­ра­мет­ров сейс­мич. ре­жи­ма ре­гио­на и оп­ре­де­ле­ния при­ра­ще­ния ин­тен­сив­но­сти на рай­они­руе­мой пло­щад­ке; 4) инж.-гео­ло­гич. изы­ска­ния на рай­они­руе­мой пло­щад­ке (как ос­но­ва для со­пос­тав­ле­ния с дан­ны­ми др. ме­то­дов); 5) ме­то­ды сейс­ми­че­ской раз­вед­ки (для по­строе­ния ско­ро­ст­ной мо­де­ли грун­то­во­го мас­си­ва); 6) рас­чёт­ный ме­тод оп­ре­де­ле­ния па­ра­мет­ров сейс­мич. вол­но­во­го по­ля с учё­том грун­то­вых ус­ло­вий. Пе­ре­чис­лен­ные ме­то­ды наи­бо­лее эф­фек­тив­ны при ком­плекс­ном ис­поль­зо­ва­нии.

Рег­ла­мен­та­ция сейс­мо­стой­ко­го строи­тель­ст­ва в РФ осу­ще­ст­в­ля­ет­ся по дан­ным кар­ты об­ще­го сейс­мич. рай­они­ро­ва­ния Рос­сии мас­шта­ба 1д 5000000. Для учё­та ло­каль­ных грун­то­вых и гид­ро­гео­ло­гич. осо­бен­но­стей про­во­дит­ся сейс­мич. мик­ро­рай­они­ро­ва­ние (как пра­ви­ло, для тер­ри­то­рий го­ро­дов, на­се­лён­ных пунк­тов или уча­ст­ков пер­спек­тив­но­го строи­тель­ст­ва). Со­от­вет­ст­вую­щие кар­ты вы­пол­ня­ют­ся в мас­шта­бах 1:25000, 1:10000, 1:5000 и слу­жат ба­зой для оп­ре­де­ле­ния ти­па за­строй­ки. Осн. ис­точни­ка­ми ин­фор­ма­ции о сейс­мич. свой­ст­вах грун­тов яв­ля­ют­ся дан­ные ре­ги­ст­ра­ции взры­вов и зем­ле­тря­се­ний ма­лой маг­ни­ту­ды, а так­же изу­че­ние мик­ро­сейсм, ско­ро­стей рас­про­стра­не­ния и дек­ре­мен­тов по­гло­ще­ния уп­ру­гих волн в гор­ных по­ро­дах. По ре­зуль­та­там ис­сле­до­ва­ний со­став­ля­ет­ся про­гноз воз­мож­ной ин­тен­сив­но­сти сейс­мич. ко­ле­ба­ний в дан­ной сре­де и влия­ния их на инж. объ­ек­ты.

При рас­чё­те сейс­мич. на­гру­зок в И. с. при­ме­ня­ют­ся ста­тич. и ди­на­мич. ме­то­ды. В пер­вом слу­чае зда­ние или со­ору­же­ние рас­смат­ри­ва­ет­ся как аб­со­лют­но жё­ст­кий объ­ект: все его точ­ки ко­леб­лют­ся так же, как ос­но­ва­ние, на ко­то­рое воз­дей­ст­ву­ют сейс­мич. на­груз­ки, оп­ре­де­ляе­мые ве­ли­чи­ной макс. ус­ко­ре­ния. Во вто­ром слу­чае счи­та­ют, что со­ору­же­ние име­ет ко­неч­ную гиб­кость и сейс­мич. на­груз­ки ха­рак­те­ри­зу­ют­ся макс. ус­ко­ре­ни­ем и ко­эф. ди­на­мич­но­сти. Наи­бо­лее слож­ные рас­чё­ты про­во­дят­ся с ис­поль­зо­ва­ни­ем ак­се­ле­ро­грамм зем­ле­тря­се­ний, опи­сы­ваю­щих за­ви­си­мость от вре­ме­ни ус­ко­ре­ний, при­об­ре­тае­мых точ­ка­ми ос­но­ва­ний зда­ний и со­ору­же­ний. Сейс­мич. воз­дей­ст­вие на зда­ние или со­ору­же­ние мо­де­ли­ру­ет­ся в спек­траль­ном ви­де как ре­ак­ция сис­те­мы ос­цил­ля­то­ров оди­на­ко­вой мас­сы с разл. соб­ст­вен­ны­ми час­то­та­ми и за­ту­ха­ни­ем на воз­дей­ст­вие, за­дан­ное в ви­де ак­се­ле­ро­грам­мы.

Ис­сле­до­ва­ния, про­во­ди­мые И. с., по­зво­ля­ют сни­зить сейс­мич. опас­ность (т. е. умень­шить че­ло­ве­че­ские и ма­те­ри­аль­ные по­те­ри при зем­ле­тря­се­ни­ях) за счёт оп­ти­маль­но­го вы­бо­ра уча­ст­ков строи­тель­ст­ва, а так­же по­вы­ше­ния сейс­мо­стой­ко­сти зда­ний и со­ору­же­ний.