Вестник Камчатской региональной ассоциации «Учебно-научный центр»
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
Оценка сейсмических воздействий в условиях деградации мерзлоты
PDF

Ключевые слова

мерзлота
сейсмические свойства мерзлых и талых грунтов
мониторинг

Раздел

Научные статьи

Статистика

Просмотров: 145
Скачиваний: 146

Как цитировать

1. Трифонов Б. А., Милановский С. Ю., Несынов В. В. Оценка сейсмических воздействий в условиях деградации мерзлоты // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. 2022. № 4 (56). C. 59–74. https://doi.org/10.31431/1816-5524-2022-4-56-59-74.

Аннотация

Многолетнемерзлые породы распространены на территории России во многих горнорудных и нефтяных районах. Часть этих территорий находится в зонах высокой сейсмической активности.  В связи с глобальным изменением климата и возможной деградацией мерзлоты, необходимы исследования сейсмических свойств мерзлых и талых грунтов, а также  процессов, влияющих на их изменение. Решение этих задач требует оценки влияния природных факторов на спектральный состав и динамический диапазон колебаний верхних слоев разреза при землетрясениях. Оценки влияния краткосрочных (сезонное оттаивание-промерзание активного слоя) и долгосрочных (температурных трендов) факторов на изменение колебаний могут быть использованы для прогноза изменения сейсмических условий в сейсмоактивных районах. Приведены обобщения сейсмических свойств грунтов и их отображения в поле скоростей упругих волн и амплитуд колебаний. Рассмотрен ряд сейсмогеокриологических моделей, которые могут быть использованы для решения инженерно-геокриологических задач в сейсмологии. Обосновывается необходимость проведения мониторинга сейсмических свойств грунтов криолитозоны при деградации мерзлоты. Предлагается подход по оценке сейсмической опасности на основе расчетных методов сейсмического микрорайонирования при изменении сейсмических свойств грунтов.
https://doi.org/10.31431/1816-5524-2022-4-56-59-74
PDF

Библиографические ссылки

Алешин А.С. Сейсмическое микрорайонирование особо ответственных объектов. Москва: Светоч Плюс, 2010. 304 с. [Aleshin A.S. Sejsmicheskoe mikrorajonirovanie osobo otvetstvennyh obyektov. Moskva: Svetoch Plus, 2010. 304 p. (in Russian)].

Анисимов О.А., Анохин Ю.А., Лавров С.А. и др. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. Глава 8. Континентальная многолетняя мерзлота. М.: Росгидромет, 2012. С. 301–359 [Anisimov O.A., Anokhin Yu.A., Lavrov S.A. et al. Methods for assessing the effects of climate change on physical and biological systems. Chapter 8 Continental permafrost. Moscow: Roshydromet, 2012. P. 301–359 (in Russian)].

Анисимов О., Бадина С., Белолуцкая М. и др. Изменение климата в Российской Арктике: риски и новые возможности. ФГБУ «Государственный гидрологический институт», Центр энергетики Московской школы управления СКОЛКОВО. Москва, 2022. 105 с. [Anisimov O., Badina S., Belolutskaya M. et al. Climate change in the Russian Arctic: risks and new opportunities. Assesment report. «State Hydrological Institute», Energy Center of the Moscow School of Management SKOLKOVO. Moscow, 2022. 105 p. (in Russian)].

Анисимов О.А., Белолуцкая М.А., Григорьев М.Н. и др. Оценочный отчет. Основные природные и социально-экономические последствия изменения климата в районах распространения многолетнемерзлых пород: прогноз на основе синтеза наблюдений и моделирования. М.: ОМННО Гринпис России, 2010. 44 c. [Anisimov O.A., Belolutskaya M.A., Grigoriev M.N. et al. Assessment Report. The Major Natural and Social-Economic Consequences of Climate Change in Permafrost Region: a Forecast Based upon a Synthesis of Observations and Modeling. Assessment Report. Moscow: OMNNO Greenpeace, 2010. 44 p. (in Russian)].

Великин С.А. Комплексное геофизическое изучение инженерно-геокриологического состояния оснований гидро- и горнотехнических сооружений Якутской алмазной провинции. Автореф. дисс. докт. тех. наук. Якутск, 2020. 43 c. [Velikin S.A. Complex geophysical study of the engineering and geocryological state of the foundations of hydro- and mining structures of the Yakut diamond province. Autoref. diss. Doctor of Technical Sciences. Yakutsk, 2020. 43 p. (in Russian)].

Вознесенский Е.А. Динамическая неустойчивость грунтов. Москва: Эдиториал УРСС, 1999. 263 с. [Voznesensky E.A. Dinamicheskaya neustojchivost' gruntov. Moskva: Editorial URSS, 1999. 263 p. (in Russian)].

Воронков О.К. Инженерная сейсмика в криолитозоне (изучение строения и свойств мерзлых и талых горных пород и массивов). Санкт-Петербург: изд-во ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», 2009. 401 c. [Voronkov O.K. Inzhenernaya sejsmika v kriolitozone (izuchenie stroeniya i svojstv merzlyh i talyh gornyh porod i massivov). Sankt-Peterburg: Publishing house of JSC «Vedeneev VNIIG», 2009. 401 p. (in Russian)].

Горяинов Н.Н., Ляховицкий Ф.М. Сейсмические методы в инженерной геологии. Москва: Недра, 1979. 143 с. [Goryainov N.N., Lyakhovitsky F.M. Sejsmicheskie metody v inzhenernoj geologii. Moscow: Nedra, 1979. 143 p. (in Russian)].

Дещеревская Е.В., Павленко О.В. Частотно-зависимый отклик мягких (песчаных и лессовых) грунтов на сейсмические воздействия и метод сейсмических жесткостей (МСЖ) // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2020. № 1. С. 53–62. https://doi.org/10.37153/2618-9283-2020-1-53-62 [Deshcherevskaya 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)].

Джурик В.И., Брыжак Е.В. Серебренников С.П. и др. Динамика спектрального состава колебаний приповерхностного слоя годовых вариаций температур при землетрясениях в Байкальском регионе // Геология и геофизика. 2020. № 8. С. 1136–1146. https://doi.org/10.15372/GiG2019123 [Dzhurik V.I., Bryzhak E.V., Serebrennikov S.P. et al. The Spectral Behavior of Ground Coseismic Motion in the Baikal Region: Effect of Seasonal Thawing-Freezing Cycles // Russian Geology and Geophysics. 2020. V. 61. № 8. P. 929–936. https://doi.org/10.15372/RGG2019123].

Джурик В.И., Серебренников С.П., Дреннов А.Ф. и др. Районирование сейсмической опасности протяженных трасс линейных сооружений в Сибирском регионе // Вопросы инженерной сейсмологии. 2009. Т. 36. № 4. С. 53–59 [Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Drennov A.F. et al. Experience of seismic hazard zoning along extended line structures in the Siberian region // Seismic Instruments. 2009. V. 36. № 4. P. 53–59 (in Russian)].

Джурик В.И., Серебренников С.П., Ескин А.Ю. и др. Инженерно-сейсмологическое обеспечение безопасности строительства линейных сооружений в сейсмоактивных районах Южной Якутии с учетом деградации мерзлоты // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Науки о Земле». 2011. Т. 4. № 1. С. 60–78 [Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Eskin A.Yu. et al. Earthquake engineering safety of laying in seismoactive areas of South Yakutia with regard to permafrost degradation // Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya «Nauki o Zemle». 2011. V. 4. № 1. P. 60–78 (in Russian)].

Джурик В.И., Серебренников С.П., Дреннов А.Ф. и др. Методика районирования параметров сейсмической опасности линейных сооружений по сейсмогрунтовым моделям // Криосфера Земли. 2008. Т. 12. № 4. С. 66–76 [Dzhurik V.I., Serebrennikov S.P., Drennov A.F. et al. Methods of classification of parameters of seismic hazard of linear structures by seismic ground models // Earth’s Cryosphere. V. 12. № 4. С. 66–76 (in Russian)].

Дроздов Д.С., Малкова Г.В., Романовский В.В. и др. Цифровые карты криолитозоны и оценка современных изменений в криосфере // Холод'ОК 2018. № 1(16). С. 6–12 [Drozdov D.S., Malkova G.V., Romanovsky V.V. et al. Cifrovye karty kriolitozony i ocenka sovremennyh izmenenij v kriosfere // Holod'OK 2018. № 1(16). P. 6–12].

Имаев В.С., Имаева Л.П., Смекалин О.П. и др. Карта сейсмотектоники Восточной Сибири // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 6. № 3. С. 275–287. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-3-0182 [Imaev V.S., Imaeva L.P., Smekalin О.P. et al. // A seismotectonic map of Eastern Siberia // Geodynamics & Tectonophysics. 2015. V. 6. Iss. 3. P. 275–287 (in Russian)].

Козьмин Б.М. Сейсмические пояса Якутии и механизмы очагов их землетрясений. Москва: Наука, 1984. 126 с. [Kozmin B.M. Seismic belts of Yakutia and mechanisms of their earthquake foci. Moscow: Nauka, 1984. 126 p. (in Russian)].

Козьмин Б.М., Имаев В.С., Имаева Л.П. Сейсмичность и современная геодинамика // Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). М.: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001. C. 33–68 [Kozmin B.M., Imaev V.S., Imaeva L.P. Seismicity and modern geodynamics // Tectonics, geodynamics and metallogeny of the Sakha Republic (Yakutia). Moscow: MAIK «Nauka/Interperiodica», 2001. P. 33–68 (in Russian)].

Кочетков В.М., Козьмин Б.М. Оймяконское землетрясение 1971 г. и его афтершоки / Сейсмичность и глубинное строение Сибири и Дальнего Востока. Владивосток: СахКНИИ ДВНЦ АН СССР, 1976. С. 61–67 [Kochetkov V.M., Kozmin B.M. Ojmyakonskoe zemletryasenie 1971 g. i ego aftershoki / Sejsmichnost' i glubinnoe stroenie Sibiri i Dal'nego Vostoka. Vladivostok: SahKNII DVNC AN SSSR, 1976. P. 61–67 (in Russian)].

Медведев С.В. Инженерная сейсмология. Москва: Госстройиздат, 1962. 284 с. [Medvedev S.V. Inzhenernaya sejsmologiya. Moscow: Gosstroizdat, 1962. 284 p. (in Russian)].

Мельников В.П., Осипов В.И., Брушков А.В. и др. Развитие геокриологического мониторинга природных и технических объектов в криолитозоне Российской Федерации на основе систем геотехнического мониторинга топливно-энергетического комплекса // Криосфера Земли. 2022. Т. 26. № 4. С. 3–18. https://doi.org/10.15372/KZ20220401 [Melnikov V.P., Osipov V.I., Brouchkov A.V. et al. Development of geocryological monitoring of natural and technical facilities in the regions of the Russian Federation based on geotechnical monitoring systems of fuel and energy sector // Earth’s Cryosphere. 2022. V. 26. № 4. P. 3–18 (in Russian)].

Миндель И.Г., Мешков М.М., Трифонов Б.А. Применение геофизических методов для выбора места размещения подземного нефтяного хранилища на Таймыре // Промышленное и гражданское строительство. 2000. № 8. С. 33–35 [Mindel I.G., Meshkov M.M., Trifonov B.A. Use of geophysical methods for selecting the place for location of underground petroleum storage facility at Taimyr // Industrial and Civil Engineering. 2000. №8. P. 33–35 (in Russian)].

Национальный атлас России. Т. 2. Вечная мерзлота. 2004–2008. С. 240–242 (https://nationalatlas.ru/tom2/240-242.html) [National Atlas of Russia V. 2. Permafrost. 2004–2008. P. 240–242 (https://nationalatlas.ru/tom2/240-242.html) (in Russian)].

Основы геокриологии. Ч. 5. Инженерная геокриология / Под ред. Ершова Э.Д. Москва: Изд-во МТУ, 1999. 526 с. [Osnovy geokriologii. Ch. 5. Inzhenernaya geokriologiya / Ed. by Ershov E.D. Moscow: MTU Publishing House, 1999. 526 p. (in Russian)].

Павленко О.В. Cовременные методы оценки локальных эффектов землетрясений // Физика Земли. 2020. № 5. C. 59–69. https://doi.org/10.31857/S0002333720040067 [Pavlenko O.V. Modern Methods for Estimating Local Effects of the Earthquakes // Izvestiya Physics of the Solid Earth. 2020. V. 56. № 5. P. 656–664. https://doi.org/10.1134/S1069351320040060]

Павленко О.В. Сейсмические волны в грунтовых слоях: нелинейное поведение грунта при сильных землетрясениях последних лет. Научный мир, Москва, 2009. 258 с. [Pavlenko O.V. Seismic waves in soil layers: nonlinear soil behavior in recent strong earthquakes Nauchnyj mir, Moscow, 2009. 258 p. (in Russian)].

Петров А.Ф., Козьмин Б.М., Шибаев С.В. и др. Уточненная карта сейсмического районирования территории Республики Саха (Якутия) // Материалы Международной конференции «Геолого-геофизическая среда и разнообразные проявления сейсмичности» // Нерюнгри: Изд-во Технического института СВФУ, 2015. С. 215–222. https://doi.org/10.18411/svfu1230915-29 [Petrov A.F., Kozmin B.M., Shibaev S.V. et al. Improved seismic zoning map of the Sakha Republic (Yakutia) territory // Proceedings of International Conference «Geological and geophysical environment and the various manifestations of seismicity». Neryungri: Publishing House of the NEFU Technical Institute 2015. P. 215–222 (in Russian)].

Роман Л.Т., Царапов М.Н., Котов П.И. и др., Пособие по определению физико-механических свойств промерзающих, мерзлых и оттаивающих дисперсных грунтов. Москва: КДУ. Университетская книга, 2018. 188 c. [Roman L.T., Tsarapov M.N., Kotov P.I. et al., Posobie po opredeleniyu fiziko-mekhanicheskih svojstv promerzayushchih, merzlyh i ottaivayushchih dispersnyh gruntov. KDU, Moscow: Universitetskaya kniga, 2018. 188 p. (in Russian)].

Руководство по учету сейсмических воздействий при проектировании гидротехнических сооружений. М.: Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации, 2016. 283 с. [Guidelines for accounting for seismic impacts in the design of hydraulic structures. Moscow: Ministry of Construction and Housing and Communal Services of the Russian Federation, 2016. 283 p. (in Russian)]

Свод правил СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Дата актуализации: 01.01.2021. Москва, 2012. 118с. [Summary of rules SP 25.13330.2012 Soil bases and foundations on permafrost soils. М.: Date of update: 01.01.2021. Moscow, 2012. 118 p. (in Russian)]

Седов Б.М. Сейсмические свойства криолитозоны. Автореф. дисс. докт. геол.-мин. наук. Санкт-Петербург, 1992. 54 с. [Sedov B.M. Sejsmicheskie svojstva kriolitozony. Avtoref. diss. dokt. geol.-min. nauk. Sankt-Peterburg, 1992. 54 p. (in Russian)].

Седов Б.М. Сейсмические исследования в районах многолетней мерзлоты. Москва: Наука, 1988. 184 с. [Sedov B.M. Sejsmicheskie issledovaniya v rajonah mnogoletnej merzloty. Moscow: Nauka, 1988. 184 p. (in Russian)].

Семенова Ю.Д. Моделирование реакции грунтов при сейсмическом микрорайонировании строительных участков // Геофизический журнал. 2015. Т. 37. № 6. С. 137–153. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i6.2015.111181 [Semenova Yu.D. Modeling of soil reaction for seismic microzoning of building sites // Geophysical journal. 2015. V. 37. № 6. P. 137–153 (in Russian)].

Трифонов Б.А., Севостьянов В.В., Несынов В.В. Оценка изменения сейсмических условий на урбанизированных территориях с использованием расчетных методов при решении задач сейсмического мониторинга // Инженерные изыскания. 2021. Т. 15. № 3–4. С. 54–68. https://doi.org/10.25296/1997-8650-2021-15-3-4-54-68 [Trifonov B.A., Sevostyanov V.V., Nesinov V.V. Assessment of seismic condition change in urbanized areas using calculation methods for seismic monitoring // Engineering survey. 2021. V. 15. № 3–4. P. 54–68 (in Russian)].

Трифонов Б.А., Севостьянов В.В., Милановский С.Ю. и др. Оценка сейсмических свойств водонасыщенных дисперсных грунтов при решении задач сейсмического микрорайонирования // Геоэкология. 2019. № 5. С. 74–81. https://doi.org/10.31857/S0869-78092019574-81 [Trifonov B.A., Sevostyanov V.V., Milanovsky S.Yu. et al. Evaluation of seismic properties of water-saturated soils for solving problems in seismic microzoning // Geoekologiya. 2019. № 5. P.74–81 (in Russian)].

Уломов В.И. Сравнение карт ОСР–97 с их компиляцией — ОСР–2015. 2016. 6 c. (http://seismos-u.ifz.ru/personal/documents/OCP-97_OCP-2015.pdf) [Ulomov V.I. Sravnenie kart OSR-97 s ih kompilyaciej - OSR-2015. 2016. 6 p. (in Russian)].

Харитонов В.А. Сейсмостойкое строительство на вечномерзлых грунтах. Ленинград: Стройиздат, 1980. 79 c. [Kharitonov V.A. Sejsmostojkoe stroitel'stvo na vechnomerzlyh gruntah. Stroyizdat, Leningrad: Stroyizdat, 1980. 79 p. (in Russian)].

Хрусталев Л.Н. Основы геотехники в криолитозоне: Учебник. Москва: Изд-во МГУ, 2005. 541 c. [Khrustalev L.N. Osnovy geotekhniki v kriolitozone: Textbook. Moscow: State University Press, 2005. 541 p. (in Russian)].

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

Burn C.R. The thermal regime of cryosoils // Cryosoils (Permafrost-Affected Soils) / J. Kimble (Ed). Berlin, Heidelberg, New York, Springer-Verlag. 2004. P. 391–414.

Grebenets V.I., Tolmanov V.A., Streletskiy D.A. Active layer dynamics near Norilsk, Taimyr peninsula, Russia // Geography, environment, sustainability. 2021. V. 14. № 4. P. 55–66. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2021-073.

Imaeva L.P., Imaev V.S., Kozmin B.M. Dynamics of the Zones of Strong Earthquake Epicenters in the Arctic-Asian Seismic Belt // Geosciences. 2019. V. 9. № 4:168. P. 1–21. https://doi.org/10.3390/geosciences9040168.

Konishchev V.N. Climate warming and permafrost. // Geography, environment, sustainability. 2009. V. 01. № 02. P. 4–19.

Parazoo Nicholas C., Charles D. Koven et al. Detecting the permafrost carbon feedback: talik formation and increased cold-season respiration as precursors to sink-to-source transitions // The Cryosphere. 2018. V. 12. № 1. P. 123–144. https://doi.org/10.5194/tc-12-123-2018.

Romanovsky V.E., Drozdov D.S. Oberman N.G. et al. Thermal state of permafrost in Russia // Permafrost and Periglacial Processes. 2010. V. 21. Iss. 2. P. 136–155. https://doi.org/10.1002/ppp.683.

Streletskiy D.A., Suter L., Shiklomanov N.I. et al. Assessment of climate change impacts on buildings, structures and infrastructure in the Russian regions on permafrost // Environ. Res. Lett. 2019. V. 14. № 025003. P. 1(http://seismos-u.ifz.ru15. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aaf5e6.

Лицензия Creative Commons

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

Copyright (c) 2022 Трифонов Б.А., Милановский С.Ю., Несынов В.В.