2.13 Установление мощности нескальных грунтов, перекрывающие изверженные, метаморфические и осадочные коренные породы, расчленение разреза на литологические слои и определение положения уровня грунтовых вод производятся с помощью комплекса сейсморазведочных и электроразведочных методов (корреляционный метод преломленных волн - КМПВ, сейсмокаротаж - СК, вертикальное электрическое зондирование - ВЭЗ симметричными, двусторонними трехэлектродными и дипольными установками).
2.14 При сейсмическом микрорайонировании используются материалы макросейсмического обследования последствий сильных землетрясений, если они имели место ранее на изучаемой территории.
Если землетрясение произошло в период выполнения работ по сейсмическому микрорайонированию к проведению макросейсмического обследования его последствий наравне с местной сейсмологической службой или специалистами АН Республики Казахстана должна привлекаться изыскательская организация.
2.15 По результатам инженерно-геологических исследований составляется специальная карта инженерно-геологического районирования для целей сейсмического микрорайонирования с отображением:
- инженерно-геологических условий, оказывающих влияние на сейсмический эффект;
- оконтуривание участков с неблагоприятными в сейсмическом отношении условиями, согласно таблицы 1.3 СНиП РК 2.03-04-2001;
- выделения участков наиболее вероятного изменения категории грунтов по сейсмическим свойствам в процессе интенсивного градостроительного освоения территории.
2.16 На основе инженерно-геологических исследований выделяются и уточняются границы участков с однородными сейсмическими свойствами. В пределах этих участков выбираются опорные пункты для постановки инструментальных сейсмологических исследований.
3 ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Инструментальные исследования проводятся с целью получения данных о сейсмичности изучаемой территории и сейсмических свойствах грунтов и должны обеспечивать:
- количественную оценку изменения величины приращения сейсмической интенсивности по отношению к эталонным грунтам для основных типов грунтовых комплексов, выделенных по результатам инженерно-геологических исследований;
- качественную оценку возможных сейсмических эффектов в пределах оползневых участков или участков развития других геологических процессов и явлений;
- количественную или качественную оценку влияния на сейсмичность изучаемой территории тектонических нарушений, расположенных в ее пределах или в непосредственной близости;
- количественную или качественную оценку влияния рельефа на сейсмичность различных участков изучаемой территории;
- получение исходных данных для теоретических расчетов прогноза изменения сейсмичности.
Решение всех перечисленных задач предусматривается для объектов класса А, независимо от исходной сейсмичности, а также для наиболее ответственных объектов класса Б при исходной сейсмичности 9 и более баллов.
Для объектов классов Б и В, расположенных в зонах сейсмичностью 6, 7 и 8 баллов, инструментальные исследования ограничиваются решением задач, связанных с оценкой приращения сейсмической балльности и получения данных для теоретических расчетов. Решение остальных задач для указанных объектов производится в зависимости от местных условий и обосновывается в программе работ.
3.2 Комплекс инструментальных исследований включает сейсмологические, сейсморазведочные, электроразведочные, радиоизотопные и другие геофизические методы.
Состав комплексных инструментальных исследований, необходимых для решения вышеперечисленных задач, устанавливается в зависимости от класса объекта сейсмического микрораионирования, категории сложности инженерно-геологических условий и величины исходной сейсмичности района работ в соответствии с приложением 3.
Методы сейсмологической регистрации землетрясений и взрывов
3.3 Методы сейсмологической регистрации землетрясений и взрывов являются основными в комплексе сейсмологических методов, применяемых при сейсмическом микрорайонировании. Методы базируются на сравнении амплитуд сейсмических колебаний (смещений, скоростей, ускорений), спектров Фурье и спектров действия для количественной оценки относительных изменений сейсмической интенсивности на участках с различными инженерно-геологическими условиями.
В районах с низкой сейсмической активностью или высоким фоном сейсмических помех допускается частичная или полная замена регистрации землетрясений регистрацией промышленных или специальных взрывов.
Для установления соотношений количественных характеристик между параметрами сейсмических воздействий различной интенсивности и выявления роли остаточных деформаций в общем сейсмическом эффекте параллельно с регистрацией землетрясений малых энергий и взрывов рекомендуется производить регистрацию сильных землетрясений в ждущем режиме.
3.4 Для регистрации землетрясений и взрывов с целью определения количественных характеристик сейсмических колебаний следует применять временные сейсмические станции, оснащенные соответствующей аппаратурой, работающей в непрерывном или ждущем режиме. Основным требованием, предъявляемым к аппаратуре, является идентичность каналов регистрации и достаточная их чувствительность. Амплитудно-частотные характеристики каналов должны обеспечивать малоискаженную запись в диапазоне периодов от 0,1 до 2 с.
В зависимости от характеристик применяемой аппаратуры регистрируются амплитуды смещений, скоростей или ускорений грунта.
3.5 Пункты установки временных сейсмических станций (пункты наблюдений) выбираются в соответствии со схемой районирования территории по грунтовым условиям (п. 2.6). На каждом из основных типичных грунтовых комплексов (включая эталонный грунт) располагается не менее одного пункта наблюдений.
3.6 В каждом пункте наблюдений должны регистрироваться три (две горизонтальные и одна вертикальная) или две (только горизонтальные) составляющие колебаний.
3.7 Количество пригодных для обработки записей землетрясений или взрывов, зарегистрированных идентифицированной аппаратурой в каждом пункте наблюдений, должно быть достаточным для обоснованной оценки приращения сейсмической интенсивности с помощью статистического анализа, относительно пункта, расположенного на эталонном грунте. Обработке подлежат те землетрясения, при которых расстояние между пунктами регистрации меньше 0,1 гипоцентрального. При хорошей сходимости результатов (расхождение между отдельными оценками в одном пункте не превышает 0,5 балла) достаточно обработать 10-20 записей землетрясений. При значительном разбросе индивидуальных оценок следует получить большее число записей (до 50) с целью выяснения зависимости амплитуд и периодов от энергии землетрясений, эпицентральных расстояний и других факторов.
3.8 При окончательной обработке материалов приращение сейсмической балльности и частотные характеристики грунтов следует получать в результате вычисления на ЭВМ спектров Фурье зарегистрированных колебаний.
3.9 Следует раздельно оценивать приращения сейсмической интенсивности по записям близких землетрясений, отражающих поведение грунтов при колебаниях с частотой f = 3 - 5 Гц, удаленных землетрясений - в более низкочастотной области спектра и взрывов - в высокочастотной области спектра.
В случае значительных расхождений оценок приращений сейсмической интенсивности в различных частотных диапазонах спектра необходимо эти данные приводить раздельно.
3.10 Каждой из основных сейсмических зон, выделенных при сейсмическом микрорайонировании территории по инженерно-геологическим и инструментальным данным, должна быть присвоена обобщенная частотная характеристика.
3.11 Результаты изучения землетрясений и взрывов, регистрируемых при сейсмическом микрорайонировании, могут быть использованы для приближенного прогноза характеристик сильных землетрясений.
Изучение микросейсм
3.12 Метод регистрации фона высокочастотных микросейсм следует применять как вспомогательный для оценки резонансных характеристик грунтов путем регистрации и сопоставления преобладающих периодов и амплитудного уровня микроколебаний для различных типовых грунтовых условий. Подобные наблюдения необходимо проводить той же аппаратурой и в том же диапазоне частот, что и при слабых землетрясениях, но на больших увеличениях.
3.13 Количество пунктов наблюдений выбирается из расчета 2- 3 на каждые типовые грунтовые условия, выделенные по инженерно-геологическим данным, но не менее 3-х на каждый квадратный километр территории сейсмического микрорайонирования. Количество записей в каждом пункте наблюдений должно быть не менее 3-х при продолжительности записи не менее 120 с по трем компонентам движения грунта - двум горизонтальным и одной вертикальной или двум горизонтальным.
3.14 При наличии на изучаемой территории единого локализованного источника микросейсм должны быть проведены синхронные записи колебаний на эталонном и исследуемых пунктах. Кроме того, должны быть изучены законы затухания колебаний с расстоянием и амплитудно-частотные характеристики, возбуждаемые этим источником.
3.15 Невозможность соблюдения необходимой стандартности условий регистрации микросейсм и относительно высокий разброс значений максимальных амплитуд позволяют использовать метод микросейсм при сейсмическом микрорайонировании только в комплексе с другими инструментальными методами.
Метод сейсмических жесткостей
3.16 Метод сейсмических жесткостей (произведение скорости продольной или поперечной волны на плотность грунта) является обязательным на объектах сейсмического микрорайонирования всех классов и применяется в комплексе с другими инструментальными методами для количественной оценки приращений сейсмической интенсивности на участках с различными инженерно-геологическими условиями.
3.17 Оценка приращений балльности по методу сейсмических жесткостей основана на сравнении сейсмических жесткостей изучаемых и эталонных грунтов (с поправкой за обводненность и резонансные явления).
3.18 Метод сейсмических жескостей дополняет результаты изучения амплитуд и спектров колебаний грунтов, полученные путем регистрации землетрясений малых энергий и взрывов. Опираясь на корреляционную зависимость в пределах изучаемой территории между результатами, полученными этими методами, следует провести серию определений для уверенного определения границ участков с различной сейсмической интенсивностью.
3.19 Измерения скоростей распространения сейсмических волн и определение плотности необходимо проводить в верхней толще изучаемого и эталонного грунта. Мощность расчетной толщи принимается равной 10 м, считая от планировочной отметки, либо другой обоснованной, но не более 20 м.
3.20 Скорости распространения сейсмических волн определяется с помощью сейсморазведочных наблюдений многоканальными станциями на дневной поверхности или во внутренних точках массива. Плотности грунтов определяются лабораторными методами или по результатам радиоизотопных измерений.
3.21 Оценку значений приращения сейсмической интенсивности по отношению сейсмических жесткостей грунтов на изучаемом и эталонном участках рекомендуется использовать как для грунтов в естественном состоянии, так и измененных техногенными процессами.
При изучении неводонасыщенных грунтов для расчетов можно использовать скорости распространения продольных и поперечных волн. При изучении водонасыщенных грунтов следует использовать только значения поперечных волн.
3.22 При назначении объемов сейсморазведочных наблюдений следует учесть необходимость получения сейсмических характеристик грунтов для каждого из выделенных по данным инженерно-геологических и геофизических работ участков с соответствующим геоморфологическим и геологическим строением, литологическим составом, состоянием и физико-механическими свойствами грунтов и гидрогеологическими условиями. Сейсморазведочные наблюдения на каждом из выделенных участков должны обеспечить оценку изменчивости сейсмических характеристик грунтов в пределах участка (с учетом сейсморазведочных работ, проведенных при инженерно-геологическом картировании).
3.23 Количество точек сейсморазведочных наблюдений на 1 кв. км площади карты сейсмического микрорайонирования соответствующего масштаба составляет:
при масштабе 1:25 000 – 3÷5;
при масштабе 1:10 000 – 8÷10;
при масштабе 1:5 000 – 12÷15;
при масштабе 1:2 000 – 20÷25.
Примечание – В особо сложных инженерно-геологических условиях допускается увеличение количества точек до 30% при соответствующем обосновании в программе.
3.24 Комплекс инструментальных наблюдений, применяемый для уточнения сейсмического эффекта, помимо наземных методов инженерной сейсмологии и сейсморазведки, включает наблюдения в скважинах и шурфах, позволяющие изучать как скорости распространения продольных и поперечных волн, так и характеристики их затухания и поглощения в грунтах. Наблюдения проводятся способами сейсмокаротажа, акустического просвечивания, вертикального сейсмического профилирования, регистрации землетрясений и взрывов на различных глубинах и др.
4 РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ
4.1 Теоретические расчеты спектральных характеристик среды и синтетических акселерограмм для различных моделей следует применять для решения задач сейсмического микрорайонирования с целью прогноза колебаний грунта на участке сейсмического микрорайонирования под воздействием возможных наиболее сильных землетрясений для данного района.
4.2 Количество моделей при теоретических расчетах, как правило, должно соответствовать количеству выделенных по инженерно-геологическим данным участков.
4.3 Для горизонтальнослоистых, плоскопараллельных разрезов применяется аналитический метод расчета спектральных характеристик и акселерограмм на поверхности и во внутренних точках среды.
