А.А. Годзиковская

ЦСГНЭО-филиал АО «Институт Гидропроект», Москва

Аннотация. В статье показано, что резонансный эффект, наблюдаемый при Спитакском землетрясении, выразился в значительном увеличении амплитуд и длительности записей колебаний с периодами, близкими к собственным периодам колебаний большинства разрушенных зданий в г. Ленинакане. Такой эффект явился следствием инженерно-геологических особенностей среды между очагом и городом. Высказывается предположение, что «крутильный» эффект, наблюдаемый в некоторых разрушенных зданиях в эпицентральной зоне Спитакского землетрясения, может быть объяснен временным и пространственным взаимоположением главного толчка и главного афтершока. При этом отмечается, что афтершок произошел в то время, когда здания еще испытывали колебания от  главного толчка. 

Одним из наиболее изученных к настоящему времени землетрясений является Спитакское. Развитию процессов в очаговой зоне этого события посвящено много специальной литературы, например (Природа, 1989). Данная статья касается только тех моментов, которые, по мнению автора, оказались за пределами внимания исследователей. Первый из них касается поглощающего и резонансного  эффектов, явившихся следствием строения среды вдоль трассы прохождения сейсмических волн от очага до городов Спитак, Кировакан, Степанован, Ленинакан, Ереван. Второй – «крутильного» эффекта, наблюдаемого в некоторых разрушенных зданиях и строениях в эпицентральной зоне Спитакского землетрясения.

Ближайшими к эпицентру Спитакского землетрясения городами по мере удаленности являются: Спитак (несколько км, практически в эпицентральной зоне), Степанаван (15 км), Кировакан (26 км) и Ленинакан (33 км) (рис. 1). Положение этих городов относительно афтершокового поля эпицентров таково: Спитак находится в центре афтершокового поля, Кировакан полностью «накрыт» юго-восточной частью афтершокового поля, Степанаван и Ленинакан расположены в нескольких километрах соответственно на северо-восток и юго-восток от эпицентральной области афтершоков. Следствием Спитакского землетрясения явилось практически полное разрушение ближайшего к эпицентру г. Спитака. Наиболее удаленный от эпицентра г. Ленинакан значительно разрушен, афтершоки в непосредственной близости от него не зарегистрированы.

Эпицентр Спитакского землетрясения находился значительно ближе к г. Кировакану, чем к г. Ленинакану, а эпицентральное поле афтершоков практически «накрыв» г. Кировакан, не «задело» г. Ленинакана. Однако целый ряд однотипных зданий, устояв в г. Кировакане, был полностью разрушен в г. Ленинакане. Этому моменту был посвящен целый ряд публикаций. Один из выводов состоит в том, что при сейсмическом микрорайонировании необходимо изучать влияние не 20 метров верхнего разреза, а не менее чем 100 метрового.

 Необходимо обратить внимание на то, что соответствующие характеристики инструментальных   записей   на  сейсмостанциях   «Кировакан»,  «Лени­накан»  и   «Ереван», могут  уточнить  причину  особенности  макросейсмического эффекта в данных городах (Годзиковская, Константинова, 1989; Годзиковская, Гедакян, Товмасян, 1989). Дело в том, что  для  большинства  афтершоков,  записанных  сейсмостанцией «Ереван»,  энергетический класс, определенный по объемных волнам – К_р (по номограмме Раутиан), совпадал с определенным, по кода-волнам – К_к (энергетический класс по номограмме Джибладзе). Но для некоторого числа афтершоков с К_р=9.5-11.5, имело значение соответственно К_к=11-13. Это происходило за счет того, что, если для большинства землетрясений записи имели импульсный характер P- и S-волн, то на ряде записей максимальные амплитуды в области S-волн несколько отстояли от времени вступления и имели завышенную длительность. Для записей первого типа К_к»К_р, для второго – К_к-К_р»2. Примеры огибающих этих двух типов землетрясений и расчеты энергетических классов приведены на рис. 2.

В пространстве эпицентры обоих типов афтершоков распределились достаточно четко: афтершоки первого типа записи находятся восточнее меридиана 44.2 Е, афтершоки второго типа – западнее меридиана 44.2 Е. Примеры таких оценок приведены в таблицах 1, 2.

 Таблица  1 . Расчет энергетических событий по P-,  S-волнам  и кодовой части колебаний

 Таблица 2.

К сожалению, полностью материал записей сейсмостанций «Кировакан» и «Степанаван» в свое время не был просмотрен. Но для всех записей землетрясений, которые в то время были в обработке, характерны импульсные группы P- и S-волн и, как следствие, К_о=К_к.

О резонансном эффекте в г. Ленинакане писали многие исследователи, считая, что он обусловлен свойствами среды непосредственно  под  городом  или  даже  под  отдельными зданиями. Однако возможно, что резонансный эффект в большей мере был обусловлен средой на пути очаговая зона – г. Ленинакан. Условия, создавшие этот резонансный эффект могли привести к разновеликим оценкам энергетического класса одних и тех же событий  расчитанным по объемным К_р и кода-волнам К_к по записям на станции «Ереван».

Резонансные периоды колебаний на записях близки к собственным периодам колебаний основных типов разрушенных в г. Ленинакане зданий. Они составляют примерно 0.6-0.8 с. (Айзенберг, 1989).

Таким образом, можно говорить о том, что:

1)                 за повышенный разрушительный эффект в г. Ленинакане «ответственен» не только 100-метровый слой  среды под городом, но и вся среда вдоль трассы распространения сейсмических лучей между эпицентральной областью и г. Ленинакан;

2)                 влияние среды можно было оценить до катастрофического землетрясения;

3)                 зная резонансные периоды колебаний, обусловленные средой вдоль трасс очаговая зона–город (объект), необходимо отказываться от возведения зданий с определенными периодами собственных колебаний.

Сильнейший афтершок с М»5.8 (магнитуда Ташкентского землетрясения была на 0.5М меньше) произошел всего через 43 секунды после главного толчка, имевшего магнитуду М=6.8. Эпицентр главного афтершока находился в 5¸6 километрах к юго-западу от эпицентра главного толчка и имел несколько меньшую глубину очага. В силу этого сейсмические лучи от этого афтершока пришли к строениям заведомо с несколько другой стороны и с другим углом выхода. При этом колебания от афтершока «наложились» на колебания, созданные главным толчком.

По всей видимости, «крутильные» эффекты – явления достаточно редко наблюдаемые и   поэтому недостаточно изучены. Однако исследования резонансных эффектов, связанных с теми или иными свойствами среды между очаговой зоной и объектами, должны являться составной частью детального сейсмического районирования. Но в силу каких-то обстоятельств, при уточнении сейсмических условий того или иного района, исследования в этом направлении опускаются. Тем не менее «крутильный» эффект, наблюдаемый в некоторых разрушенных зданиях в эпицентральной зоне Спитакского землетрясения, по мнению автора, может быть объяснен временным и пространственным взаимоположением как главного толчка, так и главного афтершока.

ЛИТЕРАТУРА

1.      Айзенберг Я. М. Строительная наука против стихии. Природа. 1989. № 12. С.68-77.

2.      Годзиковская А.А., Константинова Т.Г. Инструментальные данные о развитии сейсмологического процесса в Спитакской очаговой зоне и некоторые особенности макросейсмического эффекта в городах Кировакан и Ленинакан. Материалы Всесоюзной конференции совм. с VIII научной сессии по теме: "Сейсмология и сейсмическое строительство на Дальнем Востоке". Владивосток, 1989.

3.      Годзиковская А.А., Гедакян Э.Г. , Товмасян, Г.  Афтершоковый процесс в Спитакской очаговой зоне по данным региональных станций за период с 7.12.88 по 24.01.89. В кн. М.: Наука, Вопр. инж. сейсм. Вып. № 32. 1990.

4.      Годзиковская А.А., Карагодина М.В., Константинова Т.Г., Попова Е.В.  Инструментальные данные о развитие сейсмологического процесса в Спитакской зоне и некоторые особенности макросейсмического эффекта в городах Спитак, Кировакан и Ленинакан. Материалы научно-практического семинара "Проблемы инженерной геологии и инженерной сейсмологии городов и урбанизированных территорий. (г. Петропавловск-Камчатский, 1990г.) М.: 1990. С.11-13.

5.      Природа. 1989. № 12.