О возможности оценки сейсмической опасности для оффшорных конструкций на шельфе Каспия расчетными методами

Трифонов Б.А., Милановский С.Ю., Миндель И.А., Несынов В.В.


DOI: 10.31431/1816-5524-2020-4-48-21-35

Аннотация

В последние годы в мире происходит активное освоение нефтяных и газовых месторождений на шельфе в том числе и в сейсмоактивных районах. На морском дне весьма сложно в полном объеме проводить качественные геолого-геофизические исследования и сейсмологические наблюдения, входящие в комплекс работ по сейсмическому микрорайонированию (СМР). Программы для расчетных методов при СМР позволяют учитывать нелинейные свойства грунтов. В статье рассмотрен опыт исследований по СМР (2012–2015 гг.) для участка установки оффшорных сооружений на шельфе Среднего Каспия. В условиях отсутствия наблюдений донными сейсмическими станциями, показана  возможность оценки сейсмической опасности расчетными методами с учетом локальных грунтовых условий. При этом  получаемые величины сейсмической интенсивности  меньше по сравнению с результатами оценок методом инженерно-геологических аналогий и методом сейсмических жесткостей(МСЖ). Максимальные воздействия из зон возможных очагов землетрясений, наиболее опасных для Среднего Каспия, учитывались особенностями спектрального состава колебаний грунтовых оснований в виде спектров реакции.

Ключевые слова

Каспий; зоны возможных очагов землетрясений; акселерограммы; спектр реакции

Полный текст:

PDF

Литература

Акопова С.С., Бирюков Е.А., Григорьев А.Г. и др. Экспериментальное исследование возможности использования поверхностной волны Шолте для изучения строения верхней части разреза на акваториях // Вопросы инженерной сейсмологии. 2016. Т. 43. № 4. С. 77–86 [Akopova S.S., Biryukov E.A., Grigoriev A.G. et al. An experimental study of the possibility of using the surface Scholte wave to study the structure of the upper part of the section in water areas // Problems of Engineering Seismology. 2016. V. 43. № 4. P. 77–86 (in Russian)].

Алешин А.С. Сейсмическое микрорайонировании особо ответственных объектов. Москва: Светоч Плюс, 2010. 304 с. [Aleshin A.S. Seismic microzoning of especially critical objects. Moscow: Svetoch Plus, 2010. 304 p. (in Russian)].

Алешин А.С Основы континуальной теории сейсмического микрорайонирования. М.: Научный мир, 2017. 300 c. [Aleshin A.S. Fundamentals of the continuum theory of seismic microzoning. Moscow: Scientific World, 2017. 300 p. (in Russian)].

Аптикаев Ф.Ф. Инструментальная шкала сейсмической интенсивности. Москва: Наука и образование, 2012. 175 c. [Aptikaev F.F. Instrumental scale of seismic intensity. Moscow: Science and Education, 2012. 175 p. (in Russian)].

Астафьев Д.А., Толстиков А.В., Наумова Л.А., Кабалин М.Ю. Перспективные направления газонефтепоисковых работ на морском шельфе России в ХХI веке // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2018. № 4(36) С. 4–18 [Astafiev D.A., Tolstikov A.V., Naumova L.A., Kabalin M.Yu. Promising areas of oil and gas exploration on the offshore of Russia in the twenty-first century. // Scientific and technical collection «News of gas science». 2018. № 4 (36) P. 4–18 (in Russian)].

Годзиковская А.А. Каталог землетрясений Кавказа с М>= 4,0 (К >= 11,0) с древнейших времен по 2000 г. // Центр Службы Гсодинамических наблюдений в Электроэнергетической отрасли. 2001. Москва: Министерство топливной энергетики. http://zeus.wdcb.ru/wdcb/sep/caucasus/ [Godzikovskaya A.A. The catalog of Caucasian earthquakes with M > = 4.0 (K>=11.0) from ancient times to 2000 // Center for the Service of Hydrodynamic Observations in the Electric Power Industry. 2001. Moscow: Ministry of Fuel Energy. (http://zeus.wdcb.ru/wdcb/sep/caucasus/) (in Russian)].

Гусев А.А. О сейсмологической основе норм сейсмостойкого строительства в России // Физика Земли. 2002. № 12. С. 56–70 [Gusev А.А. On the seismological basis for the seismic building code in Russia. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2002. V. 38. № 12. P. 1044–1056].

Гусев А.А. О принципах картирования сейсмоопасных регионов Российской Федерации и нормирования сейсмических нагрузок в терминах сейсмических ускорений (часть 1) // Инженерные изыскания. 2011а. № 10. С. 20–29 [Gusev A.A. About the principles of mapping of seismic hazardous regions of the Russian Federation and rationing of seismic loads in terms of seismic accelerations (part 1) // Engineering Surveys. 2011a. № 10. P. 20–29 (in Russian)].

Гусев А.А. О принципах картирования сейсмоопасных регионов Российской Федерации и нормирования сейсмических нагрузок в терминах сейсмических ускорений (часть 2) // Инженерные изыскания. 2011б. № 11. С. 66–77 [Gusev A.A. About the principles of mapping of seismic hazardous regions of the Russian Federation and rationing of seismic loads in terms of seismic accelerations (part 2) // Engineering Surveys. 2011b. № 11. P. 66–77 (in Russian)].

Дагестанское землетрясение 14 мая 1970 г. Москва: Наука, 1981. 260 с. [Dagestan earthquake on May 14, 1970. Moscow: Nauka, 1981. 260 p. (in Russian)].

Дещеревская Е.В., Павленко О.В. Частотно-зависимый отклик мягких (песчаных и лессовых) грунтов на сейсмические воздействия и метод сейсмических жесткостей. Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2020. № 1. С. 53–62 [Deshchevskaya E.V., Pavlenko O.V. Frequency-dependent Response of Soft (Sandy and Loess) Soils in Seismic Motion and Seismic Rigidity Method. Earthquake engineering constructions safety. 2020. № 1. P. 53–62 (in Russian)].

Карчинский И.Л., Бородин Л.А., Гроссман А.Б. и др. Сейсмостойкое строительство зданий. М.: Высшая школа, 1971. 320 c. [Karchinsky I.L., Borodin L.A., Grossman A.B. et al. Earthquake-resistant building construction. Moscow: Higher School, 1971. 320 p. (in Russian)].

Ковачев С.А., Кузин И.П., Лобковский Л.И. Детальные сейсмологические наблюдения на центральной части шельфа и континентального склона северо-восточной части Черного моря с помощью донных станций // Физика Земли. 2003. № 1. С. 21–27 [Kovachev S., Kuzin I.P., Lobkovsky L.I. Detailed seismological observations on the central shelf and continental slope of the northeastern Black Sea using sea-bottom stations // Izvestiya Physics of the Solid Earth. 2003. V. 39. P. 19–24].

Короновский Н.В., Гущин А.И., Никитин М.Ю. и др. Геологическое развитие и становление современной структуры Терско-Каспийского передового прогиба // Тектоника орогенных сооружений Кавказа и вредней Азии. М.: Наука, 1990. С. 4–35 [Koronovskiy N.V., Gushchin A.I., Nikitin M.Yu. et al. Geological development and formation of the modern structure of the Terek-Caspian foredeep // Tectonics of orogenic structures of the Caucasus and harmful Asia. M .: Science, 1990. P. 4–35 (in Russian)].

Крамынин П.И., Чернов Ю.К., Штейнберг В.В. Ускорение колебаний скальных и рыхлых грунтов при сильных землетрясениях // Вопросы инженерной сейсмологи. 1978. Вып. 19. С. 140–148 [Kraminin P.I., Chernov Yu.K., Shteinberg V.V. Acceleration of vibrations of rocky and loose soils during strong earthquakes // Questions of engineering seismology. 1978. V. 19. P. 140–148 (in Russian)].

Крылов А.А. Оценка сейсмических воздействий на шельфе. Дисс. канд. физ.-мат. наук. Москва, 2016. 150 c. [Krylov A.A. Assessment of seismic effects on the shelf. Diss. Cand. Phys.-Math. sciences. Moscow, 2016. 150 p. (in Russian)].

Кузин И.П., Ковачев С.А., Лобковский Л.И. Об оценке сейсмической опасности и сейсмическом и микрорайонировании участков строительства морских сооружений на слабосейсмических акваториях // Вулканология и сейсмология. 2009. № 2. С. 67–80 [Kuzin I.P., Kovachev S.A., Lobkovskii L.I. Seismic microzonation and assessment of earthquake hazard for the construction sites of sea-based facilities in low seismicity water areas // Journal Volcanologia and Seismology. 2009. № 3. P. 131–143. https://doi.org/10.1134/S0742046309020067].

Лобковский Л.И., Кузин И.П., Ковачев С.А. Детальные сейсмологические исследования с донными сейсмографами у кавказского побережья Черного моря // Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря / Отв. ред. А.Г. Зацепин, М.В. Флинт. М.: Наука, 2002. С. 373–380 [Lobkovsky L.I., Kuzin I.P., Kovachev S.A. Detailed seismological studies with bottom seismographs off the Caucasian coast of the Black Sea // Comprehensive studies of the North-Eastern part of the Black Sea / Executive editors A.G. Zatsepin, M.V. Flint. Moscow: Nauka, 2002. P. 373–380 (in Russian)].

Маловичко А.А., Коломиец М.В., Рузайкин А.И. Сейсмичность России в 2017 году // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2018. № 6. С. 59–68. https://doi.org/10.1134/S0869780318050046 [Malovichko A.A., Kolomiets M.V., Ruzaykin A.I. Seismicity of Russia in 2017. // Geoecology. Engineering, hydrogeology, geocryology. 2018. № 6. P. 59–68 (in Russian)].

Медведев С.В. Инженерная сейсмология. М.: Стройиздат, 1962. 284 с. [Medvedev S.V. Engineering seismology. Moscow: Stroyizdat, 1962.284 p. (in Russian)].

Медведев С.В. Международная шкала сейсмической интенсивности // Сейсмическое районирование СССР. М.:, Наука, 1968. С. 8–25 [Medvedev S.V. International scale of seismic intensity / Seismic zoning of the USSR, part 1. Moscow: Nauka, 1968. P. 8–25 (in Russian)].

Медведев С.В., Бунэ В.И., Гзелишвили И.А. и др. Инструкция по проведению сейсмического микрорайонирования. // Вопросы инженерной сейсмологии. Вып. 7. 1962. С. 112–122 [Medvedev S.V., Bune V.I., Gzelishvili I.A. et al. Instructions for conducting seismic microzoning. // Questions of engineering seismology. 1962. Iss. 7. P. 112–122 (in Russian)].

Миндель И.Г., Трифонов Б.А., Севостьянов В.В., Кауркин М.Д. Особенности сейсмических воздействий на шельфе Северного и Среднего Каспия с учетом исходной сейсмичности и грунтовых условий // Инженерные изыскания. 2017. № 6–7. С. 108–117 [Mindel I.G., Trifonov B.A., Sevostyanov V.V., Kaurkin M.D. Peculiarities of seismic impacts on the shelf of the Northern and Central parts of the Caspian Sea with account of initial seismicity and ground conditions// Engineering surveys. 2017. № 6–7. P. 108–117 (in Russian)].

Миндель И.Г., Трифонов Б.А., Севостьянов В.В., Рагозин Н.А. Особенности реакции слабых водонасыщенных грунтов на динамические воздействия при землетрясениях. // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2014. № 5. С. 387–401 [Mindel I.G., Trifonov B.A., Sevostyanov V.V., Ragozin N.A. Features of the reaction of weak water-saturated soils to dynamic effects during earthquakes. // Geoecology. Engineering geology, hydrogeology, geocryology. 2014. № 5. P. 387–401 (in Russian)].

Миронюк С.Г. Сравнительный анализ инженерно-геологических условий на шельфах морей различного типа. Электронный журнал ГеоИнфо. 27 марта 2017 года (https://www.geoinfo.ru/product/mironyuk-sergej-grigorevich/sravnitelnyj-analiz-inzhenerno-geologicheskih-uslovij-na-shelfah-morej-razlichnogo-tipa-35095.shtml). [Mironyuk S.G. Comparative analysis of engineering and geological conditions on the shelves of the seas of various types. GeoInfo electronic journal. March 27, 2017 (https://www.geoinfo.ru/product/mironyuk-sergej-grigorevich/sravnitelnyj-analiz-inzhenerno-geologicheskih-uslovij-na-shelfah-morej-razlichnogo-tipa-35095.shtml) (in Russian)].

Нефтедобыча // Техническое приложение к газете «Коммерсант». Наука. Декабрь, 2019. С. 22–25 [Oil production // Technical supplement to the newspaper Kommersant. Science. December, 2019. P. 22–25 (in Russian)].

Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред. М., 1984. 232 с. [Nikolaevsky V.N. Mechanics of porous and fractured media. M., 1984. 232 p. (in Russian)].

Оценка влияния грунтовых условий на сейсмическую опасность: метод. руководство по сейсмическому микрорайонированию. М.: Наука, 1988. 224 с. [Assessment of the influence of soil conditions on seismic hazard: method. seismic microzoning guide Moscow: Nauka, 1988.224 p. (in Russian)].

Павленко О.В. Сейсмические волны в грунтовых слоях: нелинейное поведение грунта при сильных землетрясениях последних лет. М.: Научный мир, 2009. 260 с. [Pavlenko O.V. Seismic waves in soil layers: nonlinear soil behavior during strong earthquakes of recent years. Moscow: Scientific World, 2009. 260 p. (in Russian)].

Павленко О.В. Современные методы оценки локальных эффектов землетрясений. Физика Земли, 2020. № 5. С. 59–69. https://doi.org/10.31857/S0002333720040067 [Pavlenko O.V. Modern methods for estimating local effects of the earthquakes // Physics of the Earth, 2020. V. 56. Iss. 5. P. 59–69. https://doi.org/10.1134/S1069351320040060].

Павлова Н.Д., Рузайкин А.И. Сейсмичность России в 2011–2016 годах. // Вестник ОНЗ РАН. 2017. Т. 9. NZ9001. https://doi.org/10.2205/2017NZ000350 [Pavlova N.D., Ruzaykin A.I. Seismicity of Russia in 2011–2016 // Vestnik ONZ RAN. 2017. V. 9. NZ9001. (in Russian)].

Руководства по безопасности определение исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ (РБ-006-98) // Постановление Госатомнадзора России от 29 декабря 1998г. №3 (https://legalacts.ru/doc/postanovlenie-gosatomnadzora-rf-ot-29121998-n-3-ob-utverzhdenii/) [Safety guidelines determination of initial seismic soil vibrations for design basis (RB-006-98) // Resolution of the Gosatomnadzor of Russia dated December 29, 1998. №3 (https://legalacts.ru/doc/postanovlenie-gosatomnadzora-rf-ot-29121998-n-3-ob-utverzhdenii/) (in Russian)].

Соловьев С.Л. Достижения и проблемы морской сейсмологии. М.: Наука, 1997. 329 с. [Soloviev S.L. Achievements and problems of marine seismology. Moscow: Nauka, 1997. 332 p. (in Russian)].

Трифонов Б.А., Севостьянов В.В., Милановский С.Ю., Несынов В.В. Оценка сейсмических свойств водонасыщенных дисперсных грунтов при решении задач сейсмического микрорайонирования // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2019. № 5. С. 74–81. https://doi.org/10.31857/S0869-78092019574-81 [Trifonov B.A., Sevostyanov V.V., Milanovskiy S.Yu., Nesynov V.V. Evaluation of seismic properties of water-saturated soils for solving problems in seismic microzonin // Geoecology. Engineering, hydrogeology, geocryology. 2019. № 5. P. 74–81 (in Russian)].

Уломов В.И. Вероятностно-деформационная оценка сейсмических воздействий на основе карт ОСР-97 и суммарных землетрясений. Сейсмостойкое строительство. // Безопасность сооружений. 2005. № 4. С. 60–69 [Ulomov V.I. Probabilistic deformation assessment of seismic impacts based on OSR-97 maps and total earthquakes. Earthquake-resistant construction. // Safety of facilities. 2005. № 4. P. 60–69 (in Russian)].

Уломов В.И. Выявление потенциальных очагов и долгосрочный прогноз сильных землетрясений на Северном Кавказе // Изменение окружающей среды и климата. Природные и связанные с ними техногенные катастрофы. Монография в 8 томах / Ред. акад. Н.П. Лаверов. Т. 1. «Сейсмические процессы и катастрофы» / Отв. ред. акад. А.О. Глико. М.: ИФЗ РАН, 2008. С. 127–146 [Ulomov V.I. Identification of potential sources and long-term forecast of strong earthquakes in the North Caucasus // Changes in the environment and climate. Natural and related technological disasters. Monograph in 8 volumes / Ed. Acad. N.P. Laverov. V. 1 «Seismic processes and disasters» / Executive editor Acad. A.O. Gliko. Moscow: IFZ RAS, 2008. P. 127–146 (in Russian)].

Уломов В.И., Данилова Т.И., Медведева Н.С. и др. К оценке сейсмической опасности на Северном Кавказе. // Физика Земли. 2007. №7. С. 31–35 [Ulomov V.I., Danilova T.I., Medvedeva N.S. et al. Assessment of seismic hazard in the North Caucasus. Izvestiya Physics of the Solid Earth. 2007. V. 43. Iss. 7. P. 559–572. https://doi.org/10.1134/S1069351307070051].

Уломов В.И., Перетокин С.А., Медведева Н.С. и др. Сейсмологические аспекты общего сейсмического районирования территории Российской Федерации (Карты ОСР-97, ОСР-2012, ОСР-2014) // Вопросы инженерной сейсмологии. 2014. Т. 41. № 4. С. 5–24 [Ulomov V.I., Peretokin S.A., Medvedeva N.S. et al. Seismological aspects of the general seismic zoning of the territory of the Russian Federation (Maps OSR-97, OSR-2012, OSR-2014) // Issues of engineering seismology. 2014.V. 41. № 4. P. 5–24 (in Russian)].

Уломов В.И., Шумилина Л.С. Комплект карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации – ОСР_97. Масштаб 1 : 8000000. Объяснительная записка и список городов и населенных пунктов, расположенных в сейсмоопасных районах. М.: ОИФЗ. 1999. 57 с. [Ulomov V.I., Shumilina L.S. A set of maps for general seismic zoning of the territory of the Russian Federation – OSR_97. Scale 1: 8000000. Explanatory note and list of cities and towns located in earthquake-prone areas. Moscow: OFZ. 1999. 57 p. (in Russian)].

Шебалин Н.В. О сложном характере основного толчка Дагестанского землетрясения по макросейсмическим данным // Сильные землетрясения. М.: Издательство Академии горных наук. 1997. С. 124–129 [Shebalin N.V. On the complex nature of the main shock of the Dagestan earthquake according to macroseismic data // Strong earthquakes. Moscow: Publishing House of the Academy of Mining Sciences. 1997. P. 124–129 (in Russian)].

Шебалин. Н.В. Очаги сильных землетрясений на территории СССР. Москва: Наука. 1974. 54 с. [Shebalin. N.V. Foci of strong earthquakes in the USSR. Moscow: Science. 1974. 54 p. (in Russian)].

Baracchi M., Barzaghi L., Ceresani S. et al. Permanent Real Time Offshore Microseismic System For Geophysical Monitoring // Offshore Mediterranean Conference. OMC-2005-079. OMC. 16–18 March 2005, Ravenna, Italy, 10 p.

Bardet J.P., Tobita T. NERA: a computer program for nonlinear earthquake site response analyses of layered soil deposits. USA. California. Los Angeles, University of Southern California, 2001. 44 p.

Biot M.A. Theory of Propagation of Elastic Waves in a Fluid-saturated Porous Solid // Journal of the Acoustical Society of America. V. 28. № 2. 1956, P. 168–191.

BSSC (BUILDING SEISMIC SAFETY COUNCIL) NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulation for New Buildings and Other Structures. Part 1: Provisions, Prepared by the Building Seismic Safety Council for the Federal Emergency Management Agency (Report FEMA 450), USA, Washington, D.C., 2003. 356 p.

Calarco M., Zolezzi F., Parker Eric J, Traverso C.M. Geohazards: lowering the project risk profile // Conference: Offshore Mediterranean Conference and Exhibition in Ravenna, Italy, March 25–27, 2015. P. 1–6.

Gasparoni F., Furlan F., Bruni F. et al. GEOSTAR-class observatories 1995–2012. A technical overview. October 2014 // Seafloor observatories: a new vision of the Earth from the Abyss, Edition: Springer-Praxis Books in Geophysical Sciences. / Editors: P. Favali, L. Beranzoli, A. De Santis. Chapter: 11. Publisher: Springer-Verlag Berlin. Heidelberg, 2014. P. 229–303. https://doi.org/10.1007/978-3-642-11374-1_11.

Gassmann, F. Uber Die elastizitat poroser medien // Vier, der Natur Gesellschaft. 1951. № 96. P. 1–23.

Guangren Yu., Asce M., Chock G., Asce F. Comparison of the USA, China and Japan seismic design procedures. Conference: Civil Engineering Conference in the Asia Region CECAR 7, USA: Honolulu, Hawaii, 2016, P. 1–16.

Mikada Hitoshi, Junichi Takekawa, Shiori Kamei. Active and passive monitoring toward geophysical understanding of offshore interplate seismogenesis / Editor(s): Junzo Kasahara, Michael S. Zhdanov, Hitoshi Mikada. Chapter 5.7. Active Geophysical Monitoring (Second Edition), Elsevier, 2020. P. 441–463. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780081026847000212.

Nedimović Mladen R. Ocean Bottom Seismometer Instrumentation in Canada. GCEG Recorder, V. 44. Iss. 2019. № 2. P. 12–17.

Ocean-bottom seismographs improve data resolution offshore Australia. Oil and Gas Magazine. October. 2016. Электронный ресурс. (https://www.ogj.com/exploration-development/article/17209751/oceanbottom-seismographs-improve-data-resolution-offshore-australia).

Offshore Deepwater leading the way in discovered resources. 2019. Электронный ресурс (https://www.offshore-mag.com/deepwater/article/14036076/deepwater-leading-the-way-in-discovered-oil-and-gas-resources).

Paoletti L., Mouton E., Liposcak I. Comparison of underwater MASW, Seismic CPT, and downhole methods: offshore Croatia / Project: Marine surface wave (Scholte) measurement and processing using a Scholte wave numerical model for the inversion. 2010. P. 1–9. https://www.researchgate.net/publication/269146569.

Proceedings of the International Workshop on Seismic Design and Reassessment of Offshore Structures, 1992 / Ed. Iwan, Wilfred D. California Institute of Technology. (Unpublished), 1992. 213 p. https://authors.library.caltech.edu/26530/1/Iwan_1992.pdf.

Ruiz P., Penzien J. Probabilistic Study of Behavior of Structures During Earthquake. Earthquake engineering research center. Report №UCB/EERC 769-3. University of California, Berkley, California, March. 1969. 45 p.

Serous A. Seismic design in Europe and the Russian Federation. Finland. Bachelor’s thesis Construction engineering Visamäki. HAMK University of Applied Sciences, 2015. 96 p. https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/96440/Seismic_Design_in_Europe_and_the_Russian_Federation.pdf?sequence=1&isAllowed=y.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 Трифонов Б.А., Милановский С.Ю., Миндель И.А., Несынов В.В.

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

683006, Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9,
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН,
редакционная коллегия журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»
Тел.: (4152) 202048
Fax: (4152) 297982
Email: vestnik@kscnet.ru
 ISSN PRINT: 1816-5524 
ISSN ONLINE: 1816-5532

© Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
© Редакция журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»