Разработчики нового свода правил по сейсмическому районированию вместо привычных баллов предлагают использовать инструментальные характеристики сейсмичности

Во время недавней рабочей поездки в Кемеровскую область замглавы Минстроя России Хамит Мавлияров рассказал журналистам о разработанном своде правил «Детальное сейсмическое районирование и сейсмомикрорайонирование для территориального планирования», который планируется утвердить в этом году. Новый СП предназначен для описания детального сейсмического районирования площадных объектов — городов, республик, краев, областей Российской Федерации, а также для описания места работ по сейсмическому микрорайонированию. Положениями СП установлены также требования и состав мероприятий для проведения оценки сейсмической опасности в детальном масштабе на площадных объектах. О научной новизне этого документа, подготовленного коллективом Федерального государственного бюджетного научного учреждения науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН под руководством доктора геолого-минералогических наук Евгения Рогожина, в интервью «СГ» рассказал один из авторов разработки — доктор физико-математических наук Александр АЛЕШИН.

«СГ»: Александр Степанович, что такое сейсмическое районирование?

Александр Алешин: Есть понятие «погода», а есть понятие «климат». Погода — это то, что может быть завтра, послезавтра или, может быть, через месяц. А климат — это долговременные климатические параметры, которые устанавливаются на основе длительных наблюдений. Так вот то, чем занимается сейсмическое районирование, — это, в основном, климат. Предсказать "сейсмическую погоду", то есть предсказать точное время и силу землетрясения, сейчас практически невозможно нигде — ни в России, где мало сейсмических станций, ни в Америке, где, например, в Калифорнии, тысячи таких станций, ни в Китае или Иране, где тоже достаточно хорошо сейчас развивается сейсмическая сеть. А вот «сейсмический климат» изучать вполне можно, и тут достигнуты определенные успехи. Так, ученые установили, что землетрясения происходят не где угодно. В Москве, например, нет землетрясений. Те землетрясения, которые время от времени регистрируют в нашем городе, зарождаются не в Москве, а, в основном, в сейсмоактивной зоне Вранча, в Румынии. В ней существует мощная очаговая зона, и сильные колебания, которые повторяются там примерно раз в 40 лет, доходят до Москвы и даже до Петербурга — тогда на последних этажах высотных зданий начинают трястись люстры. Недавно у нас чувствовалось землетрясение, произошедшее за 7 тысяч километров — в Охотском море, хотя здесь, в окрестностях Москвы, ничего не происходит — сейсмотектоническая обстановка довольно спокойна.

Также давно уже установлено, что сейсмичность распределена очень неравномерно. Есть два пояса землетрясений — один тихоокеанский и другой средиземноморский. Но это глобально, а если смотреть детальнее, то окажется, что и на территории России зоны землетрясений расположены тоже неравномерно. У нас происходят очень мощные землетрясения на Камчатке и Сахалине, есть еще зоны сильных землетрясений в Забайкалье, Иркутской области, на Северном Кавказе.

«СГ»: До настоящего времени проведение исследований в области детального сейсмического районирования (ДСР) регламентировалось СП 286.1325800.2016, а в области сейсмического микрорайонирования (СМР) — СП 283.1325800.2016. Оба этих документа были разработаны ИФЗ РАН для Минстроя России в 2016 году в рамках договора с АО «ЦНИИПромзданий». Однако эти нормативные документы не регламентировали сейсмичность объектов территориального планирования. С чем связана необходимость подготовки третьего СП, определяющего проведение работ как ДСР, так и СМР именно для объектов территориального планирования?

А.А.: Сейсмическое районирование производится в трех масштабах. Первый масштаб, на всю Россию, называется «общее сейсмическое районирование» (ОСР). На картах ОСР трудно учесть локальные неоднородности сейсмического режима. Следующий масштаб — «детальное сейсмическое районирование» (ДСР) — хорош для таких регионов, как, например, Северный Кавказ или Алтай. Но на картах, где в одном сантиметре километр или 10 километров, не могут быть изображены грунты. Поэтому есть еще более крупный, третий масштаб — сейсмическое микрорайонирование (СМР). На этих картах в одном сантиметре 100 метров, и здесь уже можно отразить грунтовые условия. Нормативная исходная интенсивность назначается по картам ОСР, а еще точнее по картам ДСР. Затем к исходной интенсивности добавляется грунтовая поправка. Появившиеся в 2016 году своды правил по ДСР и СМР — это документы нового поколения. До внедрения этих документов в российской практике сейсмического районирования использовались понятия «балл» и «грунтовая категория». В то же время в ряде развитых стран сейсмические воздействия принято оценивать инструментальными характеристиками, в том числе параметрами ускорения. Баллов стало уже недостаточно — это величина грубая. Потому что, скажем, при интенсивности 8,5 баллов возникает неопределенность: какой величиной оценить сейсмическое воздействие 2 м/с2 (8 баллов) или 4 м/с2 (9 баллов). Ведь сейсмической шкалой определяются только целочисленные баллы! А по новым нормам можно оценить ускорение любым значением и по нему рассчитать нагрузку на здание или сооружение. В новых СП балл остается как альтернатива, но, в основном, в них используются инструментальные характеристики.

В новых СП инструментальные характеристики используются и для грунтов: мы перешли от категорий к величине сейсмической жесткости и через нее к грунтовым коэффициентам. Раньше для характеристики свойств среды использовались три категории, но изменение свойств грунта в пределах категории не учитывалось. Американцы в своих нормах увеличили число категорий, но это принципиально ничего не изменило — ведь свойства-то среды в пределах каждой категории меняются! Поэтому в наших правилах точная настройка характеристик грунтов производится не на основе категорий, а с помощью графика: по изображенной на нем кривой вы можете точно узнать, какая поправка должна соответствовать тому или иному грунту. В этом и состоит идея пространственной непрерывности, о которой я рассказал в своей новой книге «Континуальная теория сейсмического микрорайонирования». И все это учтено в принятых в 2016 году СП. К сожалению, большинство изыскателей и проектировщиков восприняли эти нововведения не сразу — сказалась инерция мышления. Наиболее продвинутыми оказались те из них, кто проектирует атомные станции — там инструментальные характеристики нужны, а баллов уже недостаточно.

«СГ»: Но ведь в преамбуле нового СП прямо сказано, что он не распространяется на детальное сейсмическое районирование и сейсмическое микрорайонирование при проектировании объектов атомной энергетики. Для этих объектов существуют собственные нормативные своды правил. Получается, что строители АЭС не смогут воспользоваться новым документом?

А.А.: Напрямую они руководствоваться ими не могут, но идеи, которые заложены в этом документе, мы надеемся, будут проникать и в атомное строительство. В том-то и состоит особенность нового СП, что в нем соединены идеи двух предыдущих СП. Это должен быть один общий документ, направленный на совершенствование территориального планирования, в котором будут максимально согласованы все новые понятия и методы определения сейсмической опасности. Среди них, например, определение "средних" грунтов фиксированным значением сейсмической жесткости, учет длительности сейсмических воздействий или определение ускорения движения грунта в зависимости от близости к эпицентру землетрясения. Максимальное в очаговой зоне, оно уменьшается в ближней, а затем в дальней зоне. Эти уточнения разрабатывает доктор физико-математических наук Феликс Аптикаев, их пока еще нет в атомных нормах, но они уже вошли в новое СП. Среди новых методов сейсмотектоники, появившихся в новом СП, — тренчинг. Экскаватором в местах предполагаемых разломов разрывают траншею метра три глубиной и осматривают ее стенки. Этот метод позволяет обнаруживать следы прошлых землетрясений, которые запечатлены в истории образования этого разреза и которые нельзя обнаружить никакими другими исследованиями.

«СГ»: В заключение можно отметить, что, в целом, созданием новых нормативных документов сделан существенный шаг в развитии и совершенствовании методов сейсмического районирования территории нашей страны.

Алексей ТОРБА

«Строительная газета», 2 марта 2018 г.

(В сокращении)

На снимке: доктор физико-математических наук Александр Степанович Алешин

Фото автора