РБ-006-98

     

РУКОВОДСТВА ПО БЕЗОПАСНОСТИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ГРУНТА
ДЛЯ ПРОЕКТНЫХ ОСНОВ

     

Дата введения 1999-07-01

УТВЕРЖДЕНО Постановление Госатомнадзора России от 29 декабря 1998 г. N 3

Руководство содержит общие положения и рекомендации по определению исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ.

РАЗРАБОТЧИКИ: документ разработан в НТЦ ЯРБ Госатомнадзора России под руководством Калиберды И.В. коллективом авторов в составе:

Калиберда И.В., Агапова Г.А., Аптикаев Ф.Ф., Амбриашвили Ю.К., Белохин С.А., Бугаев Е.Г., Бугаевский А.Г., Гуцалов A.T., Клоницкий М.Л., Лавров И.М., Сувилова А.В., Фихиева Л.М.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВОЗ - возможный очаг землетрясений

ДСР - детальное сейсмическое районирование

МАГАТЭ - Международное агентство по атомной энергии

МРЗ - максимальное расчетное землетрясение

ОИАЭ - объект использования атомной энергии

ПЗ - проектное землетрясение

СНиП - строительные нормы и правила

СР - сейсмическое районирование

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Гипоцентр - точка очага, в которой начинается процесс движения по разлому при землетрясении; характеризуется географическими координатами и глубиной очага.

Гипоцентр инструментальный - точка очага, в которой начинается процесс движения по разлому; определяется по данным сейсмических станций.

Гипоцентр макросейсмический - точка очага, соответствующая максимальной плотности выделившейся сейсмической энергии; определяется по макросейсмическим наблюдениям.

Землетрясение максимальное расчетное (МРЗ) - землетрясение, вызывающее на площадке строительства сотрясение максимальной интенсивности за период 10000 лет.

Землетрясение проектное (ПЗ) - землетрясение, вызывающее на площадке строительства сотрясение максимальной интенсивности за период 100 лет.

Интенсивность () сейсмическая - интегральная макросейсмическая мера сейсмического воздействия, определяемая по статистике повреждений эталонных зданий и сооружений, реакции предметов, реакции людей, параметрам движения грунта, параметрам очага землетрясения и расстоянию до пункта наблюдения, изменениям на дневной поверхности.

Колебание сейсмическое грунта для проектных основ - сейсмограммы и спектры реакции (акселерограммы , велосиграммы , дисплограммы ), соответствующие характерным для заданной площадки воздействиям при ПЗ и МРЗ для 50%-ных и 84%-ных уровней обеспеченности.

Очаг - область внутри земной коры, где происходит процесс неупругого разрушения горных пород вследствие "мгновенной" разрядки тектонических напряжений.

Параметризация сейсмического движения грунта - описание сейсмограммы набором числовых характеристик. Существует три независимых параметра сейсмических колебаний, каждый из которых можно масштабировать, при этом не изменяя значений других параметров. Такими параметрами являются уровень воздействий, преобладающая частота колебаний, продолжительность колебаний. Все остальные характеристики тесно коррелируются с основными параметрами.

Порода коренная - скальные или другие породы, характеризующиеся скоростью распространения поперечных (сдвиговых) волн не менее 700 м/с.

Продолжительность сейсмических колебаний - время, в течение которого амплитуды колебаний превышают фоновые колебания более чем на 10%.

Проектные основы - исходные данные и постулируемые события для проектирования ОИАЭ, изготовления его оборудования, систем и устройств, их монтажа и наладки, строительства, обеспечения его нормального функционирования на протяжении установленного срока эксплуатации.

Расстояние гипоцентральное - расстояние от гипоцентра до пункта наблюдения.

Расстояние кратчайшее до поверхности разлома - широко распространенная мера расстояния. Как показала практика, это дает минимальную дисперсию эмпирических данных.

Расстояние эпицентральное - расстояние от эпицентра до пункта наблюдения.

Сейсмичность рассеянная или фоновая - фоновыми землетрясениями считаются землетрясения невысоких магнитуд (обычно с 4), которые трудно связать с известными сейсмогенерирующими структурами. При консервативном подходе считается, что фоновые землетрясения могут произойти в любой точке рассматриваемой территории. Повторяемость землетрясений, определенная для всей территории, в среднем в 5 раз ниже реальной. Таким образом, оценка сейсмической опасности, связанной с фоновыми землетрясениями, сводится к установлению наличия эпицентров микроземлетрясений в непосредственной близости от площадки.

Синтезирование сейсмограмм - математическое моделирование сейсмограмм (акселерограмм, велосиграмм, дисплограмм), удовлетворяющее ожидаемым значениям основных параметров колебаний (уровню, ширине импульса) и спектру (преобладающей частоте и логарифмической ширине).

Спектр реакции (ответа) - совокупность абсолютных значений максимальных амплитуд, соответственно, ускорений (), скоростей (), смещений () линейноупругой системы осцилляторов с одной степенью свободы в зависимости от собственной частоты осциллятора и затухания 1%, 2%, 5%, 10% критического. Типовой спектр реакции, приведенный в нормах, является огибающей множества нормированных по уровню спектров и поэтому существенно шире спектра колебаний отдельно взятого землетрясения.

Спектры нормальные - имеют логарифмическую ширину, близкую к средней: 0,5-0,8 и составляют 1/3 всей выборки мировых данных.

Спектры узкополосные - имеют ширину менее 0,5 и составляют 1/3 всей выборки мировых данных.

Спектры широкополосные - имеют ширину более 0,8 и составляют 1/3 всей выборки мировых данных.

Ускорение (скорость, перемещение) грунта для проектных основ - пиковое ускорение (скорость, перемещение) заданной обеспеченности на свободной поверхности.

Ускорение нулевого периода - ускорение спектра ответа в асимптотической (твердотельной) области спектра, которая обычно лежит в диапазоне частот более 33 Гц.

Характеристики фазовые - фазовые углы (фазовые спектры), характеризующие фазовые сдвиги сейсмических колебаний для разных частот.

Ширина спектра () - разница логарифмов частот правого и левого склонов спектра на уровне 0,5 от максимального. Логарифмическая ширина спектра слабо зависит от магнитуды землетрясения и в среднем близка к 0,65. Это свойство уменьшает погрешности экстраполяции слабых воздействий в область сильных.

Эпицентр - проекция точки гипоцентра землетрясения на земную поверхность; характеризуется географическими координатами.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Руководство по безопасности "Определение исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ" (далее - Руководство) предназначено для определения параметров сейсмических колебаний грунта для проектных основ при обосновании сейсмостойкости ОИАЭ.

1.2. Цель Руководства - изложить возможные подходы к определению исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ, дать оценку приемлемости и установить приоритеты использования этих подходов в приложениях к ОИАЭ различных типов и конкретным целям анализа их безопасности.

1.3. Выбор подходов, полнота используемой информации, строгость анализа - это ответственность эксплуатирующей организации. Корректность примененного подхода оценивается в привязке к конкретному объекту, размещенному в конкретных инженерно-геологических условиях.

1.4. Руководство может применяться для анализа действующих, проектируемых и сооружаемых ОИАЭ.

2. СЕЙСМИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ ГРУНТА. МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ

2.1. Сейсмические воздействия подразделяются на стандартные и локальные.

2.1.1. Стандартные воздействия (максимальные ускорения, кривые коэффициентов динамичности и соответствующие им синтезированные акселерограммы) определяются нормативно для различных типов грунтовых условий и масштабируются с учетом интенсивности или максимального ускорения колебаний грунта на площадке.

2.1.2. Локальные воздействия определяются с учетом конкретных сейсмотектонических и грунтовых условий размещения площадки с использованием эмпирических, полуэмпирических и аналитических методов.

2.2. Сейсмические колебания грунта на площадке зависят от следующих основных факторов:

положения активных разломов и их параметров (длина, глубина заложения, направление движения, скорость движения);

положения зон ВОЗ и их параметров (максимальная магнитуда, глубина очага, механизм очага, параметры сейсмического режима);

удаления площадки от центра активного разлома или зоны ВОЗ;

характеристики затухания интенсивности сейсмических волн и изменения спектрального состава колебаний на пути распространения колебаний от потенциального очага землетрясения до площадки;

сейсмических характеристик грунтовых условий площадки (скорости распространения поперечных сейсмических волн, их коэффициентов демпфирования, плотности и мощности слоев грунта).

2.3. Для определения сейсмических воздействий допускается использовать любой из перечисленных ниже методов (подходов) или их комбинаций, которые можно объединить в три основные группы:

I. Методы, использующие записи сильных землетрясений максимального расчетного уровня, имевших место на площадке, (подход 1) или имеющиеся аналоговые записи сильных землетрясений (подход 2).

II. Методы, основанные на моделях разлома:

теоретический метод (подход 3);

полуэмпирический метод (подход 4).

III. Методы, использующие стандартные спектры:

методы синтезирования (моделирования, генерации) расчетных акселерограмм и спектров действия с установленными оценками параметров движений грунта при расчетных воздействиях во временной или (и) спектральной форме (подход 5).

Сейсмические воздействия в зависимости от степени изученности сейсмотектонических и грунтовых условий площадки могут быть определены любым из методов или несколькими методами одновременно: нормативным, эмпирическим, полуэмпирическим и аналитическим. Должны быть получены наиболее вероятные значения параметров сейсмических воздействий и оценка их неопределенности. Применимость каждого из использованных методов должна быть обоснована.

2.4. При выборе подходов к определению сейсмических колебаний грунта для проектных основ следует руководствоваться следующим:

(а) следует отдавать предпочтение подходу 1, использующему записи сильных движений от землетрясений на площадке максимального расчетного уровня, поскольку они наиболее удовлетворяют реальной площадке;

(б) применение полуэмпирического метода предпочтительно тогда, когда записей сильных движений нет, но имеются данные о параметрах разлома и о распределении скоростей между разломом и площадкой. Использование подхода 4 позволяет получать достаточно надежные результаты;

(в) если существуют записи движений на площадке при слабых землетрясениях, а также известны параметры разлома, генерирующего расчетное землетрясение, то можно применить подход 3. Этот подход очень полезен и практичен для оценки короткопериодных колебаний, поскольку записи слабых сотрясений несут в себе информацию не только о местных условиях площадки и неоднородностях на пути распространения волн, но и о сложном механизме разрушения в разломе;

(г) если известны только магнитуда расчетного землетрясения и расстояние до очага, применяется подход 5. В этом подходе сейсмические воздействия синтезируются по стандартному спектру реакции или спектральной плотности, продолжительности и огибающей, зависящей от времени (или фазам, определенным из записей). Эти данные определяются на основе математического анализа большого числа записей сильных движений;

(д) при использовании подхода 2 (в случае отсутствия конкретной информации о площадке) требуется корректный отбор данных. Следует следить за диапазоном периодов, в котором записи надежны. Подход не может учесть ни местных условий, ни особенностей очага, ни области распространения волн. Он рекомендуется для ограниченного применения для получения предварительных оценок.

3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ГРУНТА
ДЛЯ ПРОЕКТНЫХ ОСНОВ

3.1. Схема алгоритма определения исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ приведена на рис.1.

Рис.1 .Схема алгоритма определения исходных сейсмических воздействий