Вопросы инженерной сейсмологии: статья

Общее сейсмическое районирование в терминах высокочастотного некогерентного излучения: теоретические и практические аспекты
А.В. Коновалов
Дальневосточный геологический институт ДВО РАН
Журнал: Вопросы инженерной сейсмологии
Том: 51
Номер: 2
Год: 2024
Страницы: 20–35
УДК: 550.34
DOI: 10.21455/VIS2024.2-2
Ключевые слова: ОСР, сейсмическое воздействие, моделирование, неровность
Аннотация: Предложено усовершенствование методологии общего сейсмического районирования. В качестве нормативной величины воздействий рассмотрена высокочастотная метрика движения грунта (в физических единицах), которая воспроизводит свойства некогерентности, а также адекватный переход в инженерные характеристики. Регионализация модели затухания основана на ее физическом представлении в рамках модели очага с фрагментарными неровностями в смысле прочности, являющимися источниками высокочастотного некогерентного излучения. Для параметризации сейсмических воздействий используется сброшенное напряжение, определяемое по высокочастотным спектрам. Среднее сброшенное напряжение на неровностях для субдукционных землетрясений составило около 40 МПа, для коровых – от 10 до 40 МПа. В работе представлены краткий обзор, поиск и обоснование физических параметров очага, а также предложены и апробированы расчетные процедуры для стохастического моделирования высокочастотного излучения с амплитудами и спектрами, ожидаемыми из наблюдений.
Список литературы: Аптикаев Ф.Ф. Инструментальная шкала сейсмической интенсивности. М.: Наука и образование, 2012. 176 с.

ГОСТ Р 57546−2017 Землетрясения. Шкала сейсмической интенсивности. М.: Стандартинформ, 2017. 32 с.

Гусев А.А. Описательная статистическая модель излучения очага землетрясения и ее применение к оценке короткопериодного сильного движения // Вулканология и сейсмология. 1984. № 1. С. 3–22.

Гусев А.А. Стохастическое моделирование протяженного очага землетрясения для характеризации сейсмической опасности. 1. Обоснование и общая структура алгоритма // Вопросы инженерной сейсмологии. 2013. Т. 40, № 1. С. 5–18.

Гусев А.А., Шумилина Л.С. Моделирование связи балл–магнитуда–расстояние на основе представления о некогерентном протяженном очаге // Вулканология и сейсмология. 1999. № 4–5. С. 29–40.

Гусев А.А., Павлов В.М., Гусева Е.М. Стохастическое моделирование протяженного очага землетрясения для характеризации сейсмической опасности. 3. Способ анализа неопределенности и практическое опробование процедуры // Вопросы инженерной сейсмологии. 2014. Т. 41, № 1. С. 39–56.

Завьялов А.Д., Перетокин С.А., Данилова Т.И., Медведева Н.С., Акатова К.Н. Общее сейсмическое районирование: от карт ОСР-97 к картам ОСР-2016 и картам нового поколения в параметрах физических характеристик // Вопросы инженерной сейсмологии. 2018. Т. 45, № 4. С. 47–68. https://doi.org/10.21455/VIS2018.4-4

Коновалов А.В., Воронежцева Э.Е., Степнова Ю.А. Пространственные неоднородности вектора подвижки протяженных очагов землетрясений в районе Курило-Камчатского сегмента Тихоокеанской зоны субдукции // Вестник ДВО РАН. 2024. (в печати).

Уломов В.И., Богданов М.И., Трифонов В.Г., Гусев А.А., Гусев Г.С., Акатова К.Н., Аптикаев Ф.Ф., Данилова Т.И., Кожурин А.И., Медведева Н.С., Никонов А.А., Перетокин С.А., Пустовитенко Б.Г., Стром А.Л. Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации. Пояснительная записка к комплекту карт ОСР-2016 и список населенных пунктов, расположенных в сейсмоопасных зонах // Инженерные изыскания. 2016. № 7. С. 49–122.

Aldama Bustos G., Stafford P.J. On the use of Arias Intensity as a lower bound in the hazard integration process of a PSHA // Proc. 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, 24–28 September 2012. V. 12. Lisboa: SPES, 2012. P. 9011–9020.

Arias A.A. Measure of earthquake intensity // Seismic Design for Nuclear Power Plants / Ed. R.J. Hansen. Cambridge, MA: MIT Press, 1970. P. 438–483.

Box G.E.P., Cox D.R. An analysis of transformations // J. Royal Statist. Soc. Series B (Methodological). 1964. V. 26, N 2. P. 211–252. https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1964.tb00553.x

Brune J.N. Tectonic stress and spectra of seismic shear waves from earthquakes // J. Geophys. Res. 1970. V. 75, Iss. 26. P. 4997–5009. https://doi.org/10.1029/JB075i026p04997

Colavitti L., Lanzano G., Sgobba S, Pacor F., Gallovič F. Empirical evidence of frequency-dependent directivity effects from small-to-moderate normal fault earthquakes in Central Italy // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2022. V. 127, Iss. 6. Art. e2021JB023498. 24 p. https://doi.org/10.1029/2021JB023498

Dan K., Watanabe M., Sato T., Ishii T. Short-period source spectra inferred from variable-slip rupture models and modeling of earthquake faults for strong motion prediction by semi-empirical method // J. Struct. Constr. Eng. 2001. V. 66, Iss. 545. P. 51–62. https://doi.org/10.3130/aijs.66.51_4

Dan K., Sato T., Irikura K. Characterizing source model for strong motion prediction based on asperity model // Proc. 11th Japan Earthquake Engineering Symposium, 27–31 May 2002. Tokyo: Gakkai, 2002. P. 555–560.

Dan K., Tohdo M., Oana A., Ishii T., Fujiwara H., Morikawa N. Heterogeneous dynamic stress drops on asperities in inland earthquakes caused by very long faults and their application to the strong ground motion prediction // Earthquakes, Tsunamis and Nuclear Risks / K. Kamae, ed. Tokyo: Springer, 2016. P. 87–98. https://doi.org/10.1007/978-4-431-55822-4_7

Das S., Kostrov B.V. Breaking of a single asperity: Rupture process and seismic radiation // J. Geophys. Res. 1983. V. 88, Iss. B5. P. 4277–4288. https://doi.org/10.1029/JB088iB05p04277

Foreman-Mackey D., Hogg D.W., Lang D., Goodman J. emcee: The MCMC Hammer // Publ. Astron. Soc. Pacific. 2013. V. 125, N 925. P. 306–312. https://doi.org/10.1086/670067

García D., Wald D.J., Hearne M.G. A global earthquake discrimination scheme to optimize ground- motion prediction equation selection // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2012. V. 102, N 1. P. 185–203. https://doi.org/10.1785/0120110124

Goda K., Petrone C., De Risi R., Rossetto T. Stochastic coupled simulation of strong motion and tsunami for the 2011 Tohoku, Japan earthquake // Stoch. Environ. Res. Risk Assess. 2017. V. 31, Iss. 9. P. 2337–2355. https://doi.org/10.1007/s00477-016-1352-1

Gusev A.A. Multiasperity fault model and the nature of short-period subsources // Pure Appl. Geophys. 1989. V. 130, Iss. 4. P. 635–660. https://doi.org/10.1007/BF00881602

Gusev A.A. High-frequency radiation from an earthquake fault: A review and a hypothesis of fractal rupture front geometry // Pure Appl. Geophys. 2013. V. 170, Iss. 1–2. P. 65–93. https://doi.org/10.1007/s00024-012-0455-y

Gusev A.A., Guseva E.M. Source spectra of near Kamchatka earthquakes: Recovering them from S-wave spectra, and determination of scaling for three corner frequencies // Pure Appl. Geophys. 2016. V. 173, Iss. 5. P. 1539–1557. https://doi.org/10.1007/s00024-016-1289-9

Irikura K., Miyake H. Recipe for predicting strong ground motion from crustal earthquake scenarios // Pure Appl. Geophys. 2011. V. 168, Iss. 1–2. P. 85–104. https://doi.org/10.1007/s00024-010-0150-9

Konovalov A.V., Stepnov A.A., Bogdanov E.S., Dmitrienko R.Yu., Orlin I.D., Sychev A.S., Gavrilov A.V., Manaychev K.A., Tsoy A.T., Stepnova Yu.A. New tools for rapid assessment of felt reports and a case study on Sakhalin Island // Seismic Instruments. 2022. V. 58, Iss. 6. P. 676–693. https://doi.org/10.3103/S0747923922060081

Konovalov A., Orlin I., Stepnov A., Stepnova Yu. Physically based and empirical ground motion prediction equations for multiple intensity measures (PGA, PGV, Ia, FIV3, CII, and maximum Fourier acceleration spectra) on Sakhalin Island // Geosciences. 2023. V. 13, Iss. 7. Art. 201. 25 p. https://doi.org/10.3390/geosciences13070201

Lavrentiadis G., Abrahamson N.A., Nicolas K.M., Bozorgnia Y., Goulet C.A., Babič A., Macedo J., Dolšek M., Gregor N., Kottke A.R., Lacour M., Liu Ch., Meng X., Phung V.-B., Sung Ch.-H., Walling M. Overview and introduction to development of non-ergodic earthquake ground-motion models // Bull. Earthq. Eng. 2023. V. 21, Iss. 11. P. 5121–5150. https://doi.org/10.1007/s10518-022-01485-x

Madariaga R. High-frequency radiation from crack (stress drop) models of earthquake faulting // Geophys. J. Int. 1977. V. 51, Iss. 3. P. 625–651. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1977.tb04211.x

Martinez Alcala K. Stochastic Source Modelling and Tsunami Analysis of the 2012 MW 7.8 Haida Gwaii Earthquake: M.Sc. Thesis. URL: https://ir.lib.uwo.ca/etd/8145 [Access date: 31.05.2023].

Müller S., Schüler L., Zech A., Heße F. GSTools v1.3: A toolbox for geostatistical modelling in Python // Geosci. Model Dev. 2022. V. 15, Iss. 7. P. 3161–3182. https://doi.org/10.5194/gmd-15-3161-2022

Pardo-Igúzquiza E., Chica-Olmo M. The Fourier Integral Method: An efficient spectral method for simulation of random fields // Math. Geol. 1993. V. 25, Iss. 2. P. 177–217. https://doi.org/10.1007/BF00893272

Rong Y., Xu X., Cheng J., Chen G., Magistrale H., Shen Zh.-K. A probabilistic seismic hazard model for Mainland China // Earthq. Spectra. 2020. V. 36, Iss. 1_suppl. P. 181–209. https://doi.org/10.1177/8755293020910754

Sabelfeld K.K. Monte Carlo Methods in Boundary Value Problems. Berlin, Heidelberg: Springer, 1991. 283 p.

Satoh T., Okazaki A. Relation between stress drops and depths of strong motion generation areas based on previous broadband source models for crustal earthquakes in Japan // Earthquakes, Tsunamis and Nuclear Risks / K. Kamae, ed. Tokyo: Springer, 2016. P. 77–85. https://doi.org/10.1007/978-4-431-55822-4_6

Schulte S.M., Mooney W.D. An updated global earthquake catalogue for stable continental regions: Reassessing the correlation with ancient rifts // Geophys. J. Int. 2005. V. 161, Iss. 3. P. 707–721. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02554.x

Somerville P.G., Irikura K., Graves R., Sawada S., Wald D., Abrahamson N., Iwasaki Y., Kagawa T., Smith N., Kowada A. Characterizing crustal earthquake slip models for the prediction of strong ground motion // Seismol. Res. Lett. 1999. V. 70, N 1. P. 59–80. https://doi.org/10.1785/gssrl.70.1.59

Somerville P.G., Collins N., Abrahamson N., Graves R., Saikia C. Earthquake source scaling and ground motion attenuation relations for the central and eastern United States: Final Report to the U.S. Geological Survey, Contract No. 99HQGR0098. USGS, 2001. 38 p.

Tarbali K., Bradley B.A., Baker J.W. Effect of near-fault directivity pulses on ground-motion intensity measure correlations from the NGA-West2 data set // Earthq. Spectra. 2023. V. 39, Iss. 4. P. 2263–2280. https://doi.org/10.1177/87552930231199059

Waseem M., Farooq M., Ali Q., Erdik M., Hussian S. Updated probabilistic seismic hazard assessment of Pakistan // Nat. Hazards. 2023. V. 117, Iss. 3. P. 2187–2218. https://doi.org/10.1007/s11069-023-05920-3

Xu B., Rathje E.M., Hashash Y., Stewart J., Campbell K., Silva W.J. κ0 for soil sites: Observations from KiK-net sites and their use in constraining small-strain damping profiles for site response analysis // Earthq. Spectra. 2020. V. 36, Iss. 1. P. 111–137. https://doi.org/10.1177/8755293019878188

Yamanaka Y., Kikuchi M. Asperity map along the subduction zone in northeastern Japan inferred from regional seismic data // J. Geophys. Res. 2004. V. 109, Iss. B7. Art. B07307. 16 p. https://doi.org/10.1029/2003JB002683