CC BY
107
УДК 571.150:614.8:699.8
Г.М. Нигметов к.т.н. (ФГУВНИИГОЧС(ФЦ)) АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ АЛТАЙСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 2003 ГОДА
G.M. Nigmetov (FGU VNII GOChS) ANALYSES OF ALTAI EARTHQUAKE, 2003 CONSEQUENCES
Сейсмическое событие произошедшее 27.09.2003 г. в алтайских горах можно отнести к редчайшим событиям. Уникальность Алтайского землетрясения заключается не только в том, что такое мощное землетрясение с М = 7,3 и глубиной 10 км, очень редкое явление для этой местности, но и в том, что оно произошло на высоте 2 км над уровнем моря в условиях вечной мерзлоты. В эпицентральной зоне находились сооружения жилого и общественного назначения из шлакоблоков, кирпича и дерева. Несмотря на 9-бальное воздействие большинство сооружений не получили тяжелых повреждений, а люди не пострадали. Суммарные повреждения от Алтайского землетрясения были значительно меньшими, чем от землетрясений подобной мощности в других регионах.
Seismic event that took place in Altai on 27.09.2003 can be related to the rarest events. Its originality lies not only in fact that such a strong earthquake M=7,3 and depth 10 km is very rare event for this region but also that it took place 2 km higher than sea level in conditions of permafrost. In it's epicenter there were apartments and public buildings made of bricks and wood. Despite 9 grade intensity most constructions were not seriously
damaged and people didn't suffer.
Сейсмическое событие произошедшее осенью 2003 г. в алтайских горах можно отнести к редчайшим событиям. Уникальность Алтайского землетрясения заключается не только в том, что такое мощное землетрясение с М = 7,3 и глубиной 10 км, очень редкое явление для этой местности, но и в том, что оно произошло на высоте 2 км над уровнем моря в условиях вечной мерзлоты. В эпицентральной зоне находились сооружения жилого и общественного назначения из шлакоблоков, кирпича и дерева. Несмотря на 9-бальное воздействие большинство сооружений не получили тяжелых повреждений, а люди не пострадали. Суммарные повреждения от Алтайского землетрясения были значительно меньшими, чем от землетрясений подобной мощности в других регионах. Так при землетрясении с М = 6,3 в городе Бам (Исламская Республика Иран) в декабре 2005 года произошли катастрофические обрушения сооружений не только из местных материалов, но и с металлическим каркасом, погибло десятки тысяч человек. Почему при Алтайском землетрясении были существенно меньше повреждения и потери, чем при других землетрясениях такой же мощности? Попытаемся проанализировать особенности Алтайского землетрясения.
Главный толчок Алтайского землетрясения начал себя проявлять за несколько дней серией мелких форшоков. Местные жители рассказывали, что перед главным толчком был ветер, потом наступило затишье. Коровы и овцы неожиданно рано вернулись с
Рис. 1. Макросейсмическое поле построенное по результатам расчета с применением ГИС «Экстремум»
пастбищ в свои загоны. Ретроспективный анализ космических снимков, метеорологических и сейсмических данных показал явное проявление предвестников землетрясений. Несмотря на явные проявления предвестников Федеральная служба сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений не смогла своевременно обнаружить особенности поведения земной коры в эпицентральной зоне и предупредить население о повышении сейсмической активности. После получения информации от геофизической службы Российской академии наук о параметрах алтайского землетрясения был выполнен расчет возможных последствий с помощью геоинформацион-
о
VO га ср
го «
ср
и
CU т X I
X £
I
0
1 т
I
0
Ю
а р
го
а р
е и к
с е
т
и н
х
хет
1
о н
т
у
а
I
ной системы «Экстремум». На рис. 1 приведено мак-росейсмическое поле, рассчитанное с применением геоинформационной системы «Экстремум».
Результаты расчетов были катастрофические. Проведенные экспертно-аналитические оценки позволили провести уточнение в расчетах последствий. Для выявления особенностей застройки, оценки реальных повреждений сооружений и оценки возможного развития сейсмической ситуации в эпицентральную зону на Алтай была отправлена группа специалистов ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) с приборами для мобильной диагностики грунтов и сооружений. Проведены исследования грунтов и сооружений как в ближней, так и в дальней эпицентральных зонах. Были обследованы объекты в г. Новокузнецк, находящегося на удалении 420 км от эпицентра, населенном пункте Шебалино на удалении 193 км от эпицентра, населенном пункте Чебит на удалении 33 км от эпицентра (01.10.2003 произошел сильнейший афтершок с М = 7,0 с эпицентром в с. Чебит), населенном пункте Кош-Агач на удалении 59 км от эпицентра, населенном пункте Бельтир на удалении 10 км от эпицентра, населенном пункте Жаны-Аул на удалении 78 км от эпицентра, населенном пункте Кокоря на удалении 82 км от эпицентра, населенном пункте Теленгит-Сортогой на удалении 65 км от эпицентра. Карта обследованной территории с населенными пунктами в которых были обследованы сооружения приведена на рисунке 2.
В ближней эпицентральной зоне было обнаружено множество проявлений сейсмического воздействия не только на сооружения, но и на грунты и другие объекты. Как известно степень сейсмического воздействия определяется по результатам измеренных сейсмических ускорений, либо по анализу повреждений с использованием сейсмических шкал. Характерными проявлениями Алтайского землетрясения, обнаруженными в процессе обследования, явились:
1) протяженные трещины на поверхности гру-на, образованные в процессе прохождения поверхностных волн (рис. 3);
2) выброс горячих грязе-водяных масс на поверхность грунта (рис. 4);
3) помутнение вод в горных реках (рис. 5);
4) устойчивые пылевые выбросы в атмосферу над эпицентральной зоной;
Рис. 2. Населенные пункты, обследованные группой специалистов ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)
5) проявление в эпицентральной зоне сейсмических высокочастотных колебаний грунтовых массивов.
Рис. 3. Следы прохождения поверхностной волны и выброс подземных вод в районе с. Бельтир
Рис. 4. Грязево-водяные выбросы в районе с. Бельтир
Рис. 5. Помутнение воды в р. Катынь в результате грязевых выбросов из зоны эпицентра
Через три дня после основного толчка произошел сильный афтершок в районе населенного пункта Чебит с мощностью толчка М = 7,0, затем афтершоковая активность территории протекала
по классическом схеме с постепенным затуханием активности в течение 10—40 дней и далее в течение 1—2 лет. Сейчас прошло практически 5 лет, сильных афтершоков не было и можно сказать, что сейчас сейсмическая активность территории соответствует фоновой или слегка ее превышает. Результаты предвестниковых наблюдений подтверждают этот вывод.
Анализ повреждений зданий в эпицентральной зоне проводился с применением комплексного инструментального подхода. Комплексная диагностика включала в себя:
1. Сбор имеющейся исходной информации о сейсмической нагрузке, о грунтовом массиве и о сооружении, визуальный контроль с координатной и геодезической привязкой и составлением карты повреждений территории, площадок и сооружений;
2. Высокоточной геодезический контроль площадок, сооружений и их несущих конструктивных элементов;
3. Контроль физико-механических параметров грунтового массива и конструктивных элементов сооружений;
4. Геофизический контроль грунтового массива в основании сооружений, определение основных динамических и физико-механических параметров грунтовых массивов;
5. Динамической контроль системы грунт-сооружение по фоновым колебаниям и при импульсном волновом воздействии;
Рис. 6. Типовая школа из шлакоблоков в н.п. Бельтир в зоне 9 бального воздействия, получившая катастрофические повреждения
6. Комплексный анализ расчетных и полученных диагностических параметров, определение сейсмостойкости сооружений и сейсмичности площадок.
Результаты анализа сейсмостойкости и сейсмичности приведены в табл. 1.
Как и следовало ожидать наибольшие повреждения получили сооружения изготовленные из шлакоблоков, наименьшие — деревянные срубы. Катастрофические повреждения получила шлакоблочная типовая школа изготовленная из шлакоблоков, находящиеся в н.п. Бельтир в 9 бальной зоне воздействия (рис. 6).
Находящиеся в этом же населенном пункте срубы не получили значительных повреждений, хотя некоторые из них были подвергнуты даже воздействию грязе-водяных выбросов (рис. 7).
Рис. 7. Сруб в селе Бельтир в 9 бальной зоне воздействия, получивший дополнительное грязе-водяное воздействие в своем основании
Большинство жилых сооружений в н.п. Чебит в 8—9 бальной зоне воздействия, изготовленных из шлакоблоков получили тяжелые и катастрофические повреждения. Причем, сооружения, расположенные за канавой по ходу движений сейсмической зоны получили существенно меньшие повреждения, чем перед канавой (рис. 8).
Школа в н.п. Кокоря, сооруженное по аналогическому проекту, как и школа в Бельтире, получила значительно меньшие повреждения до 80%, при этом она находилась в зоне с интенсивностью воздействия 7,4 балла.
Получили повреждения и кирпичные здания, они представляли собой несколько конструктивных типов: с сейсмоусилением, без сейсмоусиления, с ленточным и свайными фундаментами (рис.9).
К сожалению, некоторые объекты с сейсмоусилением получили значительные повреждения в первую очередь из-за отсутствия или заделки деформационных швов. Особый интерес представляют обнаруженные на большом удалении от эпицентра землетрясения повреждения от сейсмического воздействия на объектах н.п. Шебалино и г. Новокузнецка.
о
ю
а р
го
а р
к
с е
т
и н
х
£ I
о н
т
у
а
I
Таблица 1
Результаты обследования сооружений в зоне воздействия алтайского землетрясения 2003 года
№ п/п Наименование населенного пункта и обследованного объекта Тип конструктивного исполнения сооружения Расстояние от эпицентра до объекта, км Проектная сейсмостойкость в баллах Процент повреждения здания в результате сейсмического воздействия Возможная сейсмичность площадки
МвК 64 (86) Этажность здания
1 Кошагачский район, с. Джаны-Аул, школа Из силикатного кирпича с сейсмоусилением 78 8 2 15% 7,4
2 Кошагачский район, с. Джаны-Аул, дворец культуры Из силикатного кирпича 78 7 2 22,2% 7,4
3 Кошагачский район, с. Кокоря, дворец культуры Из силикатного кирпича с сейсмоусилением 82 8 2 50% 7,4
4 Кошагачский район, с. Кокоря, школа Из шлакоблока 82 6 1 80% 7,4
5 Кошагачский район, с. Кош-Агач, администрация Из силикатного кирпича с сейсмоусилением 88 8 2 60% 7,7
6 Кошагачский район, с. Кош-Агач, школа № 1 Из силикатного кирпича с сейсмоусилением 88 8 2 37% 7,7
7 Кошагачский район, с. Кош-Агач, школа Из силикатного кирпича 60 7 2 15% 7,7
8 Кошагачский район, с. Теленгит-Сортогой, школа № 1 Из блоков и дерева 59 7 2 83% 7,7
9 с. Шебалине, больница Из силикатного кирпича 193 7 3 81% 7,0
10 Кошагачский район, с. Бельтир, школа Из блоков 10 6 1 100% >9
11 Кошагачский район, с. Чебит, жилые дома Из шлакоблоков 80 6 1 90% 8
12 г. Новокузнецк, школа № 13 Каркасное 390 7,5 3 19% 5-6
13 г. Новокузнецк, ул. Бардина, 30, гор. больница Из силикатного кирпича 385 7,5 6 20 5-6
14 г. Новокузнецк, жилой д. № 39 Из силикатного кирпича 390 7 5 60% 5-6
15 г. Новокузнецк, жилой дом № 116а Из силикатного кирпича 390 7,5 9 15% 5-6
16 г. Новокузнецк, ул. 40 лет ВЛКСМ, жилой дом № 34 Из силикатного кирпича 390 7 5 90% 5-6
Рис. 8. Жилые сооружения из шлакоблоков в селе Чебит, расположенные перед канавой получили большие повреждения, чем за канавой
Таким образом результаты комплексного анализа воздействия сейсмических волн на сооружения, расположенные на различном удалении от эпицентра позволили уточнить макросейсмическое поле Алтайского землетрясения (рис.10) и выявить особенности поведения сооружений различного конструктивного исполнения в зоне сейсмического воздействия на большой территории. Применение комплексной технологии анализа динамических параметров системы грунт-здание с координатной привязкой к эпицентру землетрясения дало возможность инструментально определить степень повреждения зданий и сейсмичность площадок.
Рис. 9. Дворец Культуры в н.п. Кокоря, получивший тяжелые повреждения
■ НОВОКУШ
НОВОКУЗНЕЦК
;-. У-- и- АШ- н р*
-МО," 1-
^390 кг
• "Сл ^ <«г* ? я'СжЭ^м •
► • • 1 V" ■ ¡В ' .. ;
Рис. 10. Макросейсмическое поле Алтайского землетрясения, построенное по результатам проведенного обследования
специалистами ФГУ ВНИИГОЧС (ФЦ) МЧС России
