CC BY
22
ВЕСТНИК 2/2011
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ.
ЯВЛЕНИЕ КОСМОГЕННОЙ ЭВОЛЮЦИИ ИНТЕНСИВНОСТИ ГЛОБАЛЬНЫХ ВАРИАЦИЙ ЕЖЕСУТОЧНОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НА ЗЕМЛЕ
LOADINGS AND INFLUENCES ON BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS. THE SPACEGENIC EVOLUTION PHENOMENON OF GLOBAL DAILY SEISMIC ACTIVITY VARIATIONS ON THE
EARTH
В.И. Теличенко, M.C. Хлыстунов, Ж.Г. Могилюк
V.I.Telichenko, M.S.Hlystunov, J.G.Mogilyuk
МГСУ
В статье рассмотрены результаты вариометрического спектрального анализа и верификации космогенного характера эволюции интенсивности глобальных вариаций ежесуточной сейсмической активности на Земле
In article are presented the variametric spectral analysis and verification results of space-genic character of global daily seismic activity variations intensity evolution on the Earth
Проблема сейсмоустойчивости и геотехнической надежности строительных объектов, транспортных и инженерных коммуникаций, как в России, так и за рубежом, существенно обостряется не прогнозируемым ранее ростом интенсивности потенциально аварийно опасных климатических и геолого-геофизических процессов, которые являются причиной реализации новых и малоизученных ранее и, как следствие, ненормированных сверхпроектных нагрузок и воздействий на здания, сооружения.
Настоящая статья является четвертой из серии публикаций по представлению научной общественности уникальных междисциплинарных результатов исследований авторов в этой области, касающихся неизвестных или малоизученных ранее явлений глобальной активации сейсмических процессов на Земле гравидинамическими возмущениями в околоземном космическом пространстве.
В статье рассматриваются основные материалы исследований авторов в области обнаружения, классификации, интерпретации и верификации глобальных колебаний сейсмической активности на Земле, в результате которых было открыто неизвестное ранее явление космогенной эволюции интенсивности глобальных вариаций интенсивности сейсмических процессов гравидинамического происхождения [1-9].
Состояние ЖКХ РФ, характеризующееся значительным износом зданий и инженерных коммуникаций, введение саморегулирования и страхования, широкое применение новых строительных материалов и индустриальных строительных технологий, с одной стороны, а также глобальные изменения климата и роста интенсивности геолого-геофизических процессов, с другой, требуют более тонкого детального анализа последствий этих процессов в строительной сфере.
2/2П11 ВЕСТНИК _2/2°1]_МГСУ
Требуемая глубина проектного прогноза ожидаемой эволюции интенсивности сейсмических и геолого-геофизических циклических нагрузок и их влияния на деградацию надежности строительных объектов должна соответствовать глубине градостроительного планирования (до 100 лет), но не менее проектного срока их безопасной эксплуатации.
Для тонких исследований гравитационных возмущений литосферы необходимо выделить такие периоды наблюдений, например, вариаций сейсмической активности, когда могут быть достоверно зарегистрированы события, сопровождающиеся достаточно мощным всплеском возмущений в околоземном космическом пространстве гравитационного поля.
К такому благоприятному для контрастных наблюдений земных сейсмических последствий гравитационных возмущений в околоземном космическом пространстве можно отнести взрыв в июле 1994 года кометы Шумейкера-Леви на Юпитере мощностью, по разным оценкам, от 2*109 до 1011 тонн тринитротолуола. Наряду с этим в период до 1994 года российскими учеными было реализовано теоретическое открытие радиальных гравидинамических резонансов орбитальных космических объектов. Исследования по экспериментальному подтверждению этого открытия были завершены в 1994 году в результате наблюдения возбуждения орбит американо-германского геодезического спутника «Торех-Росе1ёоп» и российского «ОЕО_1К» на частотах их радиальных гравидинамических резонансов и открытием закона «3/2» для расчета частоты его возбуждения. Формула этого открытия была опубликована в трудах Международного аэрокосмического конгресса 1АС94 в 1994 году [1]. Согласно формуле открытия при орбитальном движении в гравитационном поле естественных и искусственных космических объектов могут быть возбуждены радиальные резонансные колебания этих объектов вдоль радиуса орбиты на частоте Б^, приближенно равной 3/2 частоты их обращения по орбите РогЬ, то есть Б1р « 3 Богь/2.
Для верификации этого явления, а также в целях идентификации причинно-следственных связей и гравидинамического механизма его реализации, авторами был применен метод спектрального вариаметрического анализа эволюционных процессов по данным международной сети сейсмических наблюдений на Земле, в периоды: до и после взрыва кометы Шумейкера-Леви на Юпитере. Такое сопоставление «до и после» было выбрано в целях обнаружения влияния всплеска гравитационного возмущения в результате взрыва кометы на Юпитере (с 16 по 22 июля 1994 года) в пределах солнечной системы на активацию космо-земных связей и ожидаемое последующее «возбуждение» сейсмических процессов на Земле или отсутствие такого влияния.
Опубликованная в 1999 году гравитационная модель катастроф [3] была экспериментально верифицирована в 1994-2000 годах благодаря детальному спектральному вариаметрическому анализу данных международной сети сейсмологических станций и гравиметрическим данным, любезно предоставленных авторам работы ОИФЗ РАН, ВНИИГеофизикой и НКЭБ РФ. На рис.1 представлен один из первых результатов спектрального вариаметрического анализа ежесуточной сейсмической активности на Земле с 01.01.1994 г. по 24.10.1996 г., продолжительностью 1024 суток, по официальным данным, представленным ОИФЗ РАИ в период взрыва кометы Шумейкера-Леви на Юпитере.
Кривая нормированной ежесуточной интенсивности землетрясений ^(1) убедительно показывает существенный рост их ежесуточной мощности после взрыва кометы. Число землетрясений на Земле в сутки магнитудой выше 2 баллов по шкале Рихте-
ВЕСТНИК МГСУ
2/2011
ра, начиная с 256 суток наблюдений (после взрыва кометы), выросло на порядок (с -250 до более 2000).
I« I ИВ «I» .4(1 1, jplllJ
Рис.1. Характерный спектр 3(f) нормированной ежесуточной интенсивности землетрясений ^(t) на Земле за период наблюдений с 01.01.1994 по 24.10.1996 (1024 суток)
На спектре отчетливо выделяются высокодобротные термы гравитационных ре-зонансов и орбитального движения Земли, Венеры и Луны, в том числе:
• Tj =258,3 - радиальный гравидинамический резонанс Земли;
• Т2 = 151,3___158,9 - наложение комбинированной гармоники суммы частот
обращения и радиального гравидинамического резонанса Земли и радиального грави-динамического резонанса Венеры;
• Т3,= 115,9 _.115,9 наложение комбинированной гармоники разности частот обращения Земли и Меркурия и 2-ой гармоники частоты обращения Венеры;
• Т4,= 27,32_29,5306 синодическое и сидерическое проявления частот обращения Луны;
• Т5,= 25,38 период вращения внешних видимых слоев Солнца;
• Т6 =19,3_20,9 - наложение синодических и сидерических проявлений радиального гравидинамического резонанса Луны.
В связи с тем, что полученные авторами данные были представлены магнитудами землетрясений по шкале Рихтера, их энергия вычислялась следующим образом.
Так как магнитуда землетрясения по шкале Рихтера рассчитывается по формуле:
m = 1,3 +0,6 Io, где m - магнитуда, Io - интенсивность по шкале Меркалли. или по формуле:
m = 2,2 + 1,8 lgao, где ao - ускорение земли в cm/sec2,
то тогда для вычисления энергии г-го сейсмического события можно воспользоваться формулой:
lgE,- = 11,4 +1,5 m или Ei=Pot(11,4+1,5mi). (1)
Ежесуточное значение суммарной энергии зарегистрированных на Земле землетрясений определялось по формуле:
E, = Z E
(2)
где N - количество землетрясений, зарегистрированных на Земле в течении суток, то есть с 0.00 до 24.00 часов, по Гринвичу.
24
¡=1
0
2/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
В исследовании предполагаемого механизма влияния гравитационного возмущения на вариации ежесуточной сейсмической активности на Земле, использовалась схема, приведенная на рис.2.
паном вд Юмщирс
"I
И
Ви иц-щдщи? дрёнщ Ю1ЩЩШ
3
. 1 цп'ШЕЕии I |^лпгтдш црщдг|ии д дмстродсццг дд^лгиыЦ штнш
11| > и'V А .»ЯП1С |1Д ЛШ 1Р|Г|Цг ^МЛНТШПШШГЫЧ IVНЛЬ||ЮТ и П-ыиг) ¡п 1ПГ41МП
-Г
Гринцщпршчикчущетк «як™ и ■нишчЬА
!фО!|П(»1 1ЕН ШИрХИЩяЯ] 1ЛШ
* I ГцпапитичщЕСкАа дшшшоп тшэимаЯТпн^ВД^ниа II ■ 11. ■: ■-■ |-■ ■ итаик л^кшегеол ни '¡еи-1Е
" ЛиЦ| Л.ИЫЕ Щ* и» 101Н1К I ИМ 11||№ Пй|г| I и 11]Ц ОСПСМЛЧКМП II ^урШЙЭДСЮЯ МШПМИШ
Рис.2. Схема предполагаемого механизма влияния гравитационного возмущения на вариации сейсмической и вулканической активности на Земле
Операционная схема, отражающая сущность примененной версии метода спектрального вариаметрического анализа глобальной эволюции сейсмической активности представлена блок-схемой алгоритма его реализации на рисунке 3.
Рис.3. Блок-схема алгоритма реализации спектрального вариаметрического анализа эволюции сейсмической активности в период [^¿^
В первом блоке операций по данным сейсмических наблюдений с использованием формул (1) и (2) формируется массив вариаций ежесуточной энергии сейсмических событий Ес(1) за период [^,12], во втором - выделяются и нормируются по максимальному значению за период наблюдений вариации этого параметра, на третьем - вычисляется спектральный образ этих вариаций. Далее, на четвертом этапе, формируется теоретическая гипотеза или интерпретация механизма, причинно-следственных связей и закономерностей реализации исследуемого процесса, спектральный образ математической модели которого М(1), полученный путем преобразования Фурье его нормированных вариаций, сопоставляется (операция «5») со спектром нормированных вариаций по обработанным данным наблюдений. В случае совпадения спектров модельных и натурных вариаций теоретическая модель может быть верифицирована, как адекватная наблюдаемому явлению или процессу.
В случае неадекватности моделей наблюдаемому явлению или процессу формируется новая гипотеза и эта последовательность операций «4» и «5» повторяется до тех пор, пока достоверность верификации не достигнет требуемой точности или достоверности соответствия (адекватности) наблюдаемому процессу.
ВЕСТНИК 2/2011
Вариаметрический анализ эволюции ежесуточной интенсивности (энергии) сейсмических процессов, проведенный авторами по данным международной сети сейсмических наблюдений показал, что эволюция сейсмической активности, как правило, содержит две компоненты: одна из них носит глобальный, общепланетарный характер и наблюдается практически на всех сейсмологических станциях международной сети, а вторая представляет собой отражение локальных природных и техногенных проявлений локальных сейсмических (микросейсмических) процессов и сейсмоакустиче-ских характеристик прилежащей к пункту наблюдения территории, включая геологическую среду, и подлежит микросейсмическому районированию, например, на предмет выделения или идентификации доминирующих локальных циклических (спектральных) компонентов, характерных для локальных геолого-геофизических условий и техногенных факторов региона.
В инициативном порядке участниками научной школы академика РААСН Тели-ченко В.И. был разработан программный комплекс «Evolution-S» для анализа эволюции интегральной ежесуточной сейсмической активности для решения проектных задач оценки текущего состояния и прогноза эволюции остаточного ресурса сейсмической надежности и запаса геодинамической устойчивости систем типа «объект-основание».
Таким образом, полученные спектры вариаций сейсмической активности, подтверждают гипотезу о существовании неизвестного ранее явления космогенной эволюции интенсивности глобальных вариаций ежесуточной сейсмической активности на Земле гравидинамического происхождения. Доминирующие циклы кос-могенных эволюционных вариаций глобальной сейсмической активности соответствуют по своим частотам радиальным гравидинамическим резонансам и частотам орбитального обращения и их гармоникам, а подтверждение реальности этого явления являлось основной целью рассматриваемых исследований.
Наряду с этим сравнительный анализ спектров вариаций, сетки частот радиальных гравидинамических резонансов и частот обращений планет солнечной системы и их гармоник подтверждает их существенную роль в эволюции геофизических процессов в литосфере и гидросфере как важной составляющей условий безопасной жизнедеятельности человека, а также одним из доминирующих космогенных природных факторов потенциального снижения устойчивости и надежности строительных объектов в условиях глобальных вариаций сейсмической активности на Земле.
Литература
1. Джанибеков В.А., Шахраманьян М.А. , Жбанов Ю.К., Чашечкин Ю.Д. и Хлыстунов М.С. Актуальные задачи исследования резонансных и нелинейных микрогравитационных эффектов в условиях невесомости. Тезисы VII Российского симпозиума «Механика невесомости. Итоги и перспективы фундаментальных исследований гравитационно-чувствительных систем».-М.:РАН, 2000
2. Завалишин М.С. и Хлыстунов М.С. Грависейсмические резонансы строительных объек-тов.-М.:, Журнал «Сейсмостойкое строительство», №3, 2000
3. Никитский В.П., Хлыстунов М.С. Проблема контроля уровня микрогравитации на борту космической станции и международная проблема глобальных катастроф. Theses " International aerospace congress IAC "94" -M-H.: NASA, Org. committee IAC " 94, 1994
4. Никитский В.П., Хлыстунов М.С. Гравитационная модель катастроф. - M.-N.Y.: "Aerospace courier", January -February, 1999
5. Теличенко В.И., Завалишин С.И., Хлыстунов М.С. Глобальные риски и новые угрозы безопасности ответственных строительных объектов мегаполиса. -М.: АСВ, Научно-технический журнал «Вестник МГСУ» Периодическое научное издание, Спецвыпуск №2, 2009
2/2П11 ВЕСТНИК _2/2°1]_МГСУ
6. Теличенко В.И. , Король Е.А., Хлыстунов М.С. Гравнсейсмометрнческий мониторинг высотных зданий. -М.: Журнал «Высотные здания», №1, 2008
7. Теличенко В.И., Король Е.А., Хлыстунов М.С. Детальные исследования и анализ мало изученных причинно-следственных связей и механизмов подготовки и реализации аварий на строительных объектах. - Москва-Иваново: Вестник отделения строительных наук РААСН, том 2, 2010, стр.324
8. Хлыстунов М.С., Завалишин С.И. Подувальцев В.В. Космогенные процессы деградации геотехнической надежности промышленных объектов и техносферы мегаполисов. IV Всероссийская научная конференция «Физические проблемы экологии (Экологическая физика)». Сб. трудов. -М.: ИПМ РАН -МГУ им.Ломоносова М.В., 2004
9. Хлыстунов М.С. Гравидинамическая теория стихийных бедствий. Труды IV Всероссийского экологического семинара. -М.: ЮНЕСКО-ЦИК им.Ю.А.Гагарина, 2000
Literatura
1. Djanibekov V.A., Shahraman'yan M.A. , Jbanov Yu.K., Chashechkin Yu.D. i Hlystunov M.S. Aktual'nye zadachi issledovaniya rezonansnyh i nelineinyh mikrogravitacionnyh ef-fektov v usloviyah nevesomosti. Tezisy VII Rossiiskogo simpoziuma «Mehanika nevesomosti. Itogi i perspektivy funda-mental'nyh issledovanii gravitacionno-chuvstvitel'nyh sistem».-M.:RAN, 2000
2. Zavalishin M.S. i Hlystunov M.S. Graviseismicheskie rezonansy stroitel'nyh ob'-ektov.-M.:, Jurnal «Seismostoikoe stroitel'stvo», №3, 2000
3. Nikitskii V.P., Hlystunov M.S. Problema kontrolya urovnya mikrogravitacii na bor-tu kosmi-cheskoi stancii i mejdunarodnaya problema global'nyh katastrof. Theses " International aerospace congress IAC "94" -M-H.: NASA, Org. committee IAC " 94, 1994
4. Nikitskii V.P., Hlystunov M.S. Gravitacionnaya model' katastrof. - M.-N.Y.: "Aero-space courier", January -February, 1999
5. Telichenko V.I., Zavalishin S.I., Hlystunov M.S. Global'nye riski i novye ugrozy bezopasnos-ti otvetstvennyh stroitel'nyh ob'ektov megapolisa. -M.: ASV, Nauchno-tehnicheskii jurnal «Vestnik MGSU» Periodicheskoe nauchnoe izdanie, Specvypusk №2, 2009
6. Telichenko V.I. , Korol' E.A., Hlystunov M.S. Graviseismometricheskii monitoring vysotnyh zdanii. -M.: Jurnal «Vysotnye zdaniya», №1, 2008
7. Telichenko V.I., Korol' E.A., Hlystunov M.S. Detal'nye issledovaniya i analiz malo izuchen-nyh prichinno-sledstvennyh svyazei i mehanizmov podgotovki i realizacii avarii na stroitel'nyh ob'ek-tah. - Moskva-Ivanovo: Vestnik otdeleniya stroitel'nyh nauk RAASN, tom 2, 2010, str.324
8. Hlystunov M.S., Zavalishin S.I. Poduval'cev V.V. Kosmogennye processy degradacii geoteh-nicheskoi nadejnosti promyshlennyh ob'ektov i tehnosfery megapolisov. IV Vse-rossiiskaya nauch-naya konferenciya «Fizicheskie problemy ekologii (Ekologicheskaya fizika)». Sb. trudov. -M.: IPM RAN -MGU im.Lomonosova M.V., 2004
9. Hlystunov M.S. Gravidinamicheskaya teoriya stihiinyh bedstvii. Trudy IV Vseros-siiskogo ekologicheskogo seminara. -M.: YuNESKO-CPK im.Yu.A.Gagarina, 2000
Ключевые слова: здания, сооружения, основания, надежность, глобальные изменения климата, неизвестное ранее явление, сейсмическая активность, космогенная эволюция, вариометриче-ский метод, эволюционные циклы, алгоритмы верификации, прогноз
Keywords: buildings, constructions, bases, reliability, climate global changes, unknown earlier phenomenon, daily seismic activity, spacegenic evolution, variametric analysis method, evolutionary cycles, verification algorithms, forecast
129337, Москва, Ярославское ш.26, тел.769-73-87, mcxmgsu@mail.ru
Рецензент д.т.н., проф. В.Б.Николаев, зам. научного руководителя ОАО «НИИ Энергетических сооружений Росгидро» - зам. директора НТЦ Сооружений, конструкций и материалов
