Исследование структуры и свойств грунтов по данным инженерной сейсморазведки для сейсмического микрорайонирования на территории г. Петропавловска-Камчатского

Важную роль в инженерной геологии играют геофизические методы, позволяющие эффективно исследовать структуру и свойства грунтов для определения сейсмического микрорайонирования при проектировании зданий и сооружений в промышленном и гражданском строительстве. Для оценки эффективности применения методов разведочной геофизики были выбраны территории Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук и кинотеатра «Горизонт» города Петропавловска-Камчатского (Россия), где были проведены исследования тонкой структуры и скоростных параметров грунтов методом сейсмического 2D-профилирования. Цель работы заключалась в получении и отслеживании изменения физико-механических параметров грунтов в естественном залегании пород как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Анализ сейсмичности площадок выполнялся методами многоволновой сейсмической разведки, базирующейся на регистрации продольных, поперечных и обменных волн с различной поляризацией. Для проведения сейсморазведочных работ была использована цифровая 24-канальная инженерная сейсморазведочная станция «Лакколит 24М». Для возбуждения упругих колебаний был применен импульсный невзрывной источник – тампер. Типы регистрируемых волн и природа их колебаний были определены как традиционными методами, так и с помощью теоретических расчетов волновых полей с использованием методики конструирования сейсмического разреза по наблюденному волновому полю. Результатом исследований стало построение сейсмических разрезов, анализ сейсмограмм которых в дальнейшем был подтвержден при бурении скважин до глубин 20–25 м. В ходе проведенных работ было установлено, что невозможно выбрать место для бурения одной уникальной скважины, которая позволила бы охарактеризовать площадку в целом. В связи с этим наиболее эффективным является проведение сейсмического профилирования, которое дает возможность измерения параметров для всей площадки как по латерали, так и на глубину.

1. Ершов И.А. Об оценке сейсмической опасности для города Петропавловска-Камчатского // Труды Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта. М.: Наука, 1984. Вып. 25. Прогноз сейсмических воздействий. С. 82–90.

2. Soupios P.M., Georgakopoulos P., Papadopoulos N., Saltas V., Andreadakis A., Vallianatos F., et al. Use of engineering geophysics to investigate a site for a building foundation // Journal of Geophysics and Engineering. 2007. Vol. 4. Iss. 1. P. 94–103. https://doi.org/10.1088/1742-2132/4/1/011.

3. Ершов И.А., Медведев С.В., Федотов С.А., Штейнберг В.В. Сейсмическое микрорайонирование г. Петропавловска-Камчатского // Вопросы инженерной сейсмологии / отв. ред. С.В. Медведев. М.: Изд-во АН СССР, 1965. Вып. 10. Сейсмическое микрорайонирование. С. 3–33

4. Obare J.O., Mariitaa N.O., NjengaMburu. Application of geophysical methods in foundation investigation for construction purposes at Olkaria (V) fields, Kenya // Global Scientific Journals. 2020. Vol. 8. Iss. 3. P. 121–147. Режим доступа: https://globalscientificjournal.com/researchpaper/APPLICATION_OF_GEOPHYSICAL_METHODS_IN_FOUNDATION_INVESTIGATION_FOR_CONSTRUCTION_PURPOSES_AT_OLKARIA_V_FIELDS_KENYA.pdf (дата обращения: 28.11.2024).

5. Горяинов Н.Н., Ляховицкий Ф.М. Сейсмические методы в инженерной геологии. М.: Недра, 1979. 143 с.

6. Kumar M., Saini R. Reflection and refraction of attenuated waves at boundary of elastic solid and porous solid saturated with two immiscible viscous fluids // Applied Mathematics and Mechanics. English Edition. 2012. Vol. 33. Iss. 6. P. 797–816. https://doi.org/10.1007/s10483-012-1587-6.

7. Ершов И.А. Сопоставление инструментальных данных о скоростях распространения волн в грунте, амплитудах и периодах для сейсмического микрорайонирования // Труды Института физики Земли. М.: Наука, 1965. Вып. 36. Сейсмическое микрорайонирование. С. 46–60.

8. Egor A.O. Characterization of sub-surface structure, using seismic refraction and multi-channel analysis of surface waves methods in Ajere Ekori Yakurr LGA of cross river state // GSC Advanced Research and Reviews. 2023. Vol. 16. Iss. 1. P. 188–200. https://doi.org/10.30574/gscarr.2023.16.1.0311.

9. Fkirin M.A., Badawy S., El deery M.F. Seismic refraction method to study subsoil structure // Journal of Geology & Geophysics. 2016. Vol. 5. P. 259–265. https://doi.org/10.4172/2381-8719.1000259.

10. Шебалин П.Н., Гвишиани А.Д., Дзебоев Б.А, Скоркина А.А. Почему необходимы новые подходы к оценке сейсмической опасности? // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 507. № 1. С. 91–97. https://doi.org/10.31857/S2686739722601466. EDN: YHXPNN.

11. Крук П.Н. Опыт использования отечественного программного обеспечения для комплексной интерпретации данных сейсморазведки 2D/3D // Актуальные проблемы нефтегазовой отрасли: сборник докладов науч.-практ. конф. журнала «Нефтяное хозяйство», 2019 г. (г. Санкт-Петербург – Самара – Анапа – Волгорад, 16 марта – 31 октября 2019 г.). М.: ЗАО «Издательство “Нефтяное хозяйство”», 2020. С. 206–209. EDN: MWGBGJ.

12. Сакулина Т.С., Кашубин С.Н., Павленкова Г.А. Глубинные сейсмические зондирования по профилю 1-АР в Баренцевом море: методика и результаты // Физика Земли. 2016. № 4. С. 107–124. https://doi.org/10.7868/S0002333716040086. EDN: WALRKJ.

13. Сенин Л.Н., Сенина Т.Е. Инструментальные данные малоглубинной сейсморазведки в расчетах сейсмических жесткостей при сейсмическом микрорайонировании // Уральский геофизический вестник. 2020. Т. 42. № 4. С. 29–35. https://doi.org/10.25698/UGV.2020.4.5.29. EDN: VFACZB.

14. Аносов Г.И., Биккенина С.К., Попов А.А., Сергеев К.Ф., Утнасин В.К., Федорченко В.И. Глубинное сейсмическое зондирование Камчатки / отв. ред. А.А. Попов, Г.С. Гнибиденко. М.: Наука, 1978. 130 с.

15. Niederleithinger E., Abraham O., Mooney M. Geophysical methods in civil engineering: overview and new concepts // International Symposium Non-Destructive Testing in Civil Engineering (Berlin, 15–17 September 2015). BAM, Federal Institute for Materials Research and Testing. Режим доступа: https://www.ndt.net/article/ndtce2015/papers/018_niederleithinger_ernst.pdf (дата обращения: 28.11.2024).

16. Баранов С.В., Шебалин П.Н., Воробьева И.А., Селюцкая О.В., Автоматизированная оценка опасности афтершоков землетрясения в Турции 06.02.2023 г., M_W 7.8* // Физика Земли. 2023. № 6. С. 133–141. https://doi.org/10.31857/S0002333723060042. EDN: MUXRXQ.

17. Захарченко Е.И., Рудомаха Н.Н., Захарченко Ю.И., Андрейко Н.Г. Инженерные геофизические исследования на площадке изысканий в северной части г. Краснодара // Булатовские чтения: материалы V Междунар. науч.-практ. конф. (г. Краснодар, 31 марта 2021 г.). Краснодар: Изд-во ООО «Издательский Дом – Юг», 2021. Т. 1. С. 54–57. EDN: UJHVUJ.

18. Нерадовский Л.Г. Ошибки распознавания по скорости распространения сейсмической волны геологической природы слоев в мерзлых четвертичных отложениях долины реки Лены // Научный альманах. 2021. № 2-1. С. 72–78. EDN: FVAAGQ.

19. Медведев Е.С. Соотношение размеров зданий и сейсмических свойств грунтов // Труды Института физики Земли. М.: Наука, 1965. Вып. 36. Сейсмическое микрорайонирование. С. 171–174.

20. Гусев А.А., Зобин В.М., Феофилактов В.Д. Определение расчетной балльности и оценка параметров максимальных колебаний грунта площадки строительства на Камчатке // Вопросы инженерной сейсмологии: сб. науч. тр. / отв. ред. С.В. Медведев. М.: Наука, 1980. Вып. 20. С. 44–59.