РАЗЖИЖЕНИЕ  ГРУНТОВ И  МАКРОСЕЙСМИЧЕСКИЕ  ПОСЛЕДСТВИЯ СИЛЬНЫХ  ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ СЕВЕРНОЙ  ЕВРАЗИИ

Константинова  Тамара  Георгиевна

старший  научный  сотрудник 

камчатского  филиала  Геофизической  службы  РАН,

  Петропавловск-Камчатский

E-mail:  lrg334@emsd.ru

LIQUEFACTION  AND  MACROSEISMIC OF  STRONG  EARTHQUAKE  NORTHERN  AT  ONCE

Konstantinova  Tamara

A  senior  fellow  of  the  Kamchatka  branch  of  the  Geophysical  Service  RAS,  Petropavlovsk-Kamchatsky

АННОТАЦИЯ

Землетрясения  произошли  в  регионах,  где  сейсмичность  была  занижена  на  2—3  балла.  Происходили  разжижения  грунтов  и  иногда  наблюдались  крутильные  колебания.  Эти  процессы  значительно  увеличили  сейсмический  эффект  при  землетрясениях. 

ABSTRACT

Earthquakes  occurred  in  regions  where  seismicity  was  understated  by  2—3  points.  Liquefaction  occurred  and  were  sometimes  observed  torsional  oscillations.  These  processes  have  significantly  increased  the  seismic  effect  in  earthquakes.

Ключевые  слова:  разжижение  грунтов,  землетрясения,  Спитак,  Нефтегорск,  Корф.

Keywords:  Liquefaction,  earthquake,  Spitak,  Neftegorsk,  Corfu.

В  данной  работе  рассмотрены  некоторые  особенности  повреж­дения  зданий  и  сооружений  после  обследования  землетрясений  1988  г.  в  Армении,  1995  г.  в  г.  Нефтегорске,  2003  г.  в  Горном  Алтае  и  Олюторского  землетрясения  2006  г.  в  пос.  Корф  (Камчатка).  В  макросейсмических  обследованиях  последствий  Спитакского,  Нефтегорского  и  Олюторского  землетрясений  принимала  участие  автор  статьи  Константинова  Т.Г.  Сведения  о  Горно-Алтайском  землетрясении  приведены  из  литературных  источников.  При  этом  событии  происходило  довольно  обширное  разжижение  песчано-глинистого  материала. 

Спитакское  землетрясение  7.12.1988,  М  =  7,0.  7  декабря  1988  года  в  результате  сильнейшего  землетрясения  в  Армении  были  разрушены  несколько  городов  и  более  300  селений.  Подземные  толчки  практически  уничтожили  город  Спитак,  находящийся  рядом  с  эпицентром  землетрясения,  разрушили  города  Ленинакан,  Кировакан  и  Степанаван.  Была  составлена  временная  карта  сейсмического  районирования,  на  которой  перечисленные  города  и  многие  поселки  были  переведены  в  9-ти  балльную  зону  сейсмической  опасности. 

В  эпицентральной  зоне  Спитакского  землетрясения  во  многих  зданиях  произошли  разрушения  торцов  зданий  (рис.  1  а,  б).  Это  можно  объяснить  крутильными  колебаниями,  связанными  со  сдвигом  поперечных  стен  в  вертикальной  плоскости. 

а)                                                           б)

Рисунок  1.  а),  б)  Фото  Клячко  М.А.

Крутильные  колебания  подтверждаются  поворотами  архитек­турных  памятников  и  надгробных  камней.  В  результате  землетрясения  в  г.  Спитаке  верхняя  часть  часовни  сдвинулась  и  повернулась  (рис.  2  а).  Надгробные  памятники  в  зоне  бедствия  получили  разнообразные  повреждения.  Одни  из  них  устояли,  другие  падали  в  широтном  направлении.  Многие  имели  сдвиг  и  поворот  на  разную  величину  (рис.  2  б). 

а)                                                                 б)

Рисунок  2.  а)  б)  Фото  Клячко  М.А.

При  землетрясении  в  г.  Кировакане  в  пределах  небольшой  территории  были  разрушены  38  зданий,  основаниями  которых  были  супесчано-суглинистые  пролювиально-делювиальные  отложения.  Опытные  образцы  этих  грунтов  при  вибрации  на  частотах  5—10  Гц  разжижались  и  теряли  несущие  свойства  [1,  с.  135]. 

Нефтегорское  землетрясение  27.05.1995,  М  =  7,5.  Через  7  лет  после  землетрясения  в  Армении  подобная  трагедия  повторилась  в  г.  Нефтегорске  на  острове  Сахалин,  который  в  считанные  минуты  был  стерт  с  лица  земли.

В  этом  районе  землетрясения  интенсивностью  более  6  баллов  не  ожидались.  Нефтегорское  землетрясение  на  3  балла  превысило  сейсмическую  опасность,  указанную  на  карте  сейсмического  районирования  СР-78.  Оно  было  одним  из  самых  разрушительных  на  территории  России.  Погибло  две  трети  населения  города.  Город  был  ликвидирован.  На  территории  г.  Нефтегорска  грунты  представлены  в  основном  мелкозернистыми  и  пылеватыми  песками  маловлажными,  влажными  и  обводненными,  мощностью  более  10  метров.  Рядом  с  Домом  культуры  обнаружен  слой  мелкозернистых  водонасыщенных  песков,  обладающих  свойствами  плывунов.  Грунтовые  воды  в  пределах  города  вскрыты  на  отметках  от  1,5  м  до  6,0  м.  Встречены  грунтовые  воды  типа  верховодки.  При  землетрясении  были  разрушены  все  пятиэтажные  крупноблочные  жилые  дома,  построенные  без  антисейсмических  мероприятий.  Двухэтажные  блочные  здания,  рассчитанные  и  построенные  на  7  баллов,  получили  повреждения  1—2  степени.  На  фотографии  (рис.  3  а)  видны  протяженные  груды  развалин  бывших  пятиэтажных  домов  и  двухэтажные  здания,  не  получившие  серьезных  повреждений.  Повреждены  трехэтажное  кирпичное  здание  школы,  административное  здание  с  почтой,  построенные  без  антисейсмических  мероприятий,  а  также  разрушено  двухэтажное  каркасно-панельное  здание  НГДУ  «Востокнефтегаз»,  построенное  с  антисейсмическими  мероприятиями.  Обрушились  два  двухэтажные  каркасные  здания,  в  одном  из  них  находился  магазин,  в  другом  Дом  культуры,  в  котором  погибли  многие  выпускники  средней  школы  города  Нефтегорска  (рис.  3  б).

а)                                                        б)

Рисунок  3.  а)  б)  Фото  Коффа  Г.Л.

В  результате  землетрясения  в  3—4  км  южнее  г.  Нефтегорска  вскрылся  разлом  протяженностью  до  35  км.  В  пределах  этой  зоны  обнаружен  разжиженный  песок,  излившийся  на  поверхность  из  образовавшихся  грифонов.  Разжижение  грунтов  наиболее  проявлено  на  Пильтунской  косе,  удаленной  от  эпицентра  на  25—30  км.  В  местах  излияния  обводненных  песчано-глинистых  масс  на  земной  поверхности  образовались  многочисленные  кратеры  диаметром  до  25—30  м  и  осадки  грунта  [4,  с.  142]. 

Чуйское  землетрясение  27.09.2003,  М  =  7,5.  В  2003  г.  недалеко  от  пос.  Бельтир  произошло  сильное  землетрясение  такой  же  силы,  что  и  Нефтегорское.  При  этом  землетрясении  почти  по  всей  Чуйской  степи  происходили  выбросы  разжиженного  песчано-глинистого  материала,  сопровождаемые  разливами  разжиженного  песка  и  грязи  в  виде  грязевых  «вулканчиков»  —  грифонов. 

В  некоторых  местах  изливались  фонтаны  воды.  В  пос.  Бельтир  на  обширном  днище  долины,  в  месте  слияния  двух  рек,  высота  фонтанов  достигала  2  м,  после  образовалось  несколько  грязевых  озёр  площадью  до  6,5  тысяч  квадратных  метров.  На  стадионе  поселка  образовалось  озеро  [3,  с.  6].

Это  землетрясение  также  превысило  сейсмичность,  указанную  на  картах  сейсмического  районирования.

Олюторское  землетрясение  21.04.2006,  М  =  7,8.  На  севере  Камчатки  вплоть  до  Хаилинского  землетрясения  1991  года  Корякский  округ  относился  к  6-балльной  зоне  сейсмической  опасности.  Благодаря  работам,  направленным  на  уточнение  сейсмичности  этого  района,  в  1993  году  пос.  Тиличики,  Корф  и  Хаилино  были  переведены  в  7-баль­ную  зону.  К  этому  времени  строительство  в  поселках  практически  прекратилось. 

Поселок  Корф  построен  на  узкой  песчаной  морской  косе  как  рыболовная  база.  Наибольшая  ширина  косы  650  метров,  длина  —  несколько  километров.  С  юго-востока  она  омывается  водами  Корфского  залива,  а  с  северо-запада  —  водами  бухты  Скрытой.

Корфская  коса  сложена  современными  морскими  отложениями  (mQ_IV).  Они  представлены  песками  разной  крупности,  гравийными  и  галечниковыми  грунтами  с  песчаным  заполнителем.  Они  залегают  в  виде  линз  и  прослоев,  не  выдержаны  как  по  мощности,  так  и  по  простиранию.  Подземные  воды  в  пределах  пос.  Корф  залегают  на  глубинах  от  0  до  2,4  м  от  дневной  поверхности.  Сезонная  мерзлота  в  поселке  доходит  до  этих  же  отметок.

Расстояние  от  пос.  Корф  до  эпицентра  105  км.  Во  время  землетрясения  в  рыхлых  грунтах  образовались  трещины.  Они  рвали  фундаменты  домов,  реже  несущие  стены  и  вызвали  наибольшие  повреждения  в  строениях.  Произошло  практически  повсеместное  разжижжение  грунтов,  оно  сопровождалось  фонтанированием  и  излиянием  из  трещин  песка,  мелкой  гальки,  щебня  и  кусков  угля.  Мощность  излившихся  образований  —  от  нескольких  сантиметров  до  метра,  иногда  и  более  [2,  с.  172].  Происходила  осадка  грунта  и  появился  незначительный  крен  нескольких  зданий  в  сторону  бухты.  Крен  домов  жители  определяли  по  смещению  посуды  на  столах.  За  ночь  посуда  сдвигалась  на  несколько  сантиметров.

Примеры  проявления  Олюторского  землетрясения  в  поселке  Корф. 

Образовавшаяся  в  грунте  во  время  землетрясения  трещина  подошла  к  двухэтажному  блочному  зданию  спортзала  и  прошла  под  ним.  Произошел  разрыв  фундамента  и  образовалась  сквозная  вертикальная  трещина  в  продольной  стене  от  фундамента  до  крыши  с  увеличением  раскрытия  (рис.  4  а).

Другая  трещина  в  грунте  прошла  под  зданием  дизельной  электростанции.  Фундамент  разбит  серией  трещин,  часть  его  сдви­нулась  к  бухте.  В  здании  образовались  широкие  вертикальные  сквозные  трещины,  они  протянулись  от  фундамента  до  крыши  (рис.  4  б). 

а)                                                                      б)

Рисунок  4.  а)  б)  Фото  Пинегиной  Т.К.

В  блочном  одноэтажном  здании  пожарной  части  при  земле­трясении  образовалась  широкая  сквозная  вертикальная  трещина  в  несущей  стене,  как  и  в  здании  спортзала  и  дизельной  электростанции,  но  в  грунтовом  основании  трещин  не  было. 

В  двухэтажном  блочном  здании  школы  произошли  значительные  конструктивные  повреждения.  В  стыках  продольных  и  поперечных  стен  образовались  глубокие  трещины,  перегородки  между  классами  оконтурились  сетью  сквозных  трещин,  в  спортзале  появилась  густая  сеть  трещин  в  перегородках  и  несущих  конструкциях. 

По  свидетельству  учителя  Корфской  средней  школы  Г.Н.  Катранжи,  «землетрясение  началось  как  гул  от  вездехода,  потом  произошел  резкий  толчок  снизу.  На  улице  увидел,  что  пошли  волнообразные  колебания.  Сбивало  с  ног.  На  моих  глазах  появилась  первая  трещина  у  угла  школы,  я  ее  перепрыгнул.  Вскоре  появились  фонтаны.  Высота  фонтанов  около  50  см.  Излияние  было  спокойное,  происходило  минут  15».

На  территории  аэропорта  в  ангарах  для  ремонта  вертолетов  произошел  перекос  дверей,  появились  трещины  в  стыке  стен.  От  дверных  проемов  вдоль  стены  образовались  сквозные  трещины.  Несущие  торцевые  опоры  отклонились  от  стен  на  5—7  см  и  разорвались  со  смещением  и  разворотом,  в  несущих  бетонных  стенах  были  отмечены  глубокие  сквозные  трещины  (рис.  5  а).  Бетонный  пол  в  ангарах  разбит  и  покороблен  (рис.  5  б).

а)                                                 б)

Рисунок  5.  а)  б)  Фото  Пинегиной  Т.К.

Около  ангаров  и  на  взлетной  полосе  образовались  трещины  от  тонких  до  нескольких  сантиметров  шириной  и  произошли  выбросы  грязи  на  площади  от  первых  десятков  квадратных  метров  до  нескольких  сотен.  Деформированы  асфальт  и  бетонные  плиты,  во  многих  местах  произошли  осадки  грунта.

По  свидетельству  очевидцев,  в  аэропорту  в  ангарах  было  опасно  работать.  Все  трещало,  стоять  было  трудно.  На  улице  около  ангара  земля  лопалась,  выбивались  фонтаны  на  10—15  см.  На  территории  аэропорта  прыгал  вертолет,  на  дороге  прыгал  грузовой  автомобиль  КамАЗ.

Дома  на  ул.  Луговая,  №  5  и  №  35б  построены  на  засыпанных  заболоченных  участках.  В  этом  районе  трещины  в  грунте  подходили  к  домам  и  разрывали  фундаменты  в  нескольких  местах.  В  результате  этого  дома  были  сдвинуты  с  фундаментов  с  разворотом,  проявились  крутильные  колебания.  Подобное  отмечено  и  в  некоторых  других  случаях  в  этом  посёлке,  а  также  в  посёлках  Тиличики  и  Хаилино.  В  квартирах  были  деформированы  стены.  Перекосились  оконные  колоды,  дверные  проемы.  Пол  в  квартирах  выгибался  в  центре  и  опустился  в  сторону  окон.  Это  объясняется  тем,  что  под  домами  произошли  мощные  излияния  песка.  Аналогичные  явления  наблюдались  в  других  домах  и  поселках.  Центральная  часть  дома  №  5  просела.  Рядом  с  домом  били  фонтаны  воды  с  песком,  илом,  мелкой  галькой  и  углем  высотой  до  1,5  м.

Во  время  колебаний  образовывались  зазоры  между  зданиями  и  мерзлым  грунтом  шириной  до  15  см.  Подвалы  домов  до  земле­трясения  были  сухими,  во  время  землетрясения  их  затопило  водой  до  уровня  пола.  Возле  дома  №  35б,  со  стороны  бухты,  образовалось  небольшое  озеро,  которое  со  временем  покрылось  льдом  (конец  апреля,  t  =  –20⁰).  После  снеготаяния  воды  бухты  вплотную  подошли  к  дому.

Не  исключено,  что  наличие  достаточно  мощного  слоя  мерзлых  грунтов  уменьшило  сейсмический  эффект  при  землетрясении,  летом  разрушительный  эффект  мог  быть  существенно  выше. 

За  пределами  поселка  в  грунте  вдоль  бухты  протянулась  сеть  трещин  длиной  от  нескольких  метров  до  сотен  метров.  Вся  обозримая  территория  залита  выбросами  песка  и  ила.  Площадь  грязевых  выбросов  достигла  многих  квадратных  километров.  Одна  из  трещин  прошла  под  заброшенным  бетонным  бараком  и  расколола  его  на  две  части. 

Заключение

Пример  четырёх  разрушительных  землетрясений  Северной  Евразии  в  ХХ  веке  показывает,  что  жители  и  местные  власти  не  были  готовы  к  подобным  событиям.  Проявление  процессов  разжижения  требует  обязательного  учёта  их  при  планировании  мероприятий  по  снижению  уровня  сейсмического  риска. 

Комплект  карт  ОСР-97  заменил  карту  ОСР-78  и  временные  схемы  сейсмического  районирования.  Сейсмичность  регионов,  в  которых  произошли  представленные  выше  землетрясения,  повышена  на  2—3  балла.  К  сожалению,  городов  Спитак,  Нефтегорск,  Бельтир  и  поселка  Корф  уже  нет.  В  карты  сейсмического  районирования  необходимо  вводить  учет  опасностей  вторичных  процессов,  особенно  разжижения  грунтов.  Необходимо  повысить  ответственность  изыска­тельских  организаций  за  необоснованное  снижение  сейсмической  опасности  территорий. 

Список  литературы:

1. Константинова Т.Г. Особенности грунтов, обладающих свойствами тиксотропии (на примере Петропавловска-Камчатского, Кировакана, Нефтегорска) // Память и уроки Нефтегорского землетрясения. Южно-Сахалинск. 2000. С. 133—136.

2. Константинова Т.Г., Пинегина Т.К. Разжижение грунтов при сейсмических событиях в условиях Камчатки // Геофизический мониторинг и проблемы сейсмической безопасности Дальнего Востока России. Труды региональной научно-технической конференции 11—17 ноября 2007 г. Петропавловск-Камчатский. Том 1. Петропавловск-Камчатский: ГС РАН 2008. С. 170—174.

3. Новиков И.С, Высоцкий Е.М., Агатова А.Р., Гибшер А.С. Землетрясения осени 2003 года в Горном Алтае // Наука в Сибири. 2003. № 50 (2436). С. 6.

4. Стрельцов М.И. Нефтегорское землетрясение 28(28) мая 1995 года на Сахалине. Москва: Янус-К, 2005. 177 с.