ИСТИНА

О ВНЕДРЕНИИ ШКАЛЫ ШСИ-17 В ПРАКТИКУ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЙ Алешин А.С. Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, Москва, Россия Введение. Сейсмическая шкала является важным элементом в корпусе инженерной сейсмологии и сейсмостойкого строительства. В России в течение ряда лет была разработана сейсмическая шкала нового поколения, получившая название ШСИ-17. Данная шкала была утверждена и введена в действие Приказом Федерального агентства по техническому ре-гулированию и метрологии от 19 июля 2017 г. № 721-ст в качестве Национального стандарта ГОСТ Р 57546-2017. Следом за этим 01.09.2019 был введен в действие ГОСТ 34511-2018 "Макросейсмическая шкала интенсивности". Шкала ШСИ-17 была призвана заменить действующую в течение многих лет шкалу MSK-64. Однако на практике, судя по нормативному документу СП 14.13330.2018, включая Приложение к нему комплекта карт ОСР и дополнение 4, до сих пор в указанных документах используются параметры шкалы MSK-64. Цель настоящего сообщения - проанализировать особенности шкалы ШСИ-17, указать на необходимость уточнения ряда основных положений и формул, используемых в инженерной сейсмологии, рассмотреть вопрос о необходимости корректировки карт ОСР, уточнить диапазон действия шкалы ШСИ-17, определить значения коэффициентов сейсмичности в диапазоне интенсивности выше 6 баллов. Материалы, методы и результаты. Прежде всего и самое главное, что необходимо отметить, - к самой шкале ШСИ-17 нет ни малейших критических замечаний. Трудности ее адаптации к реалиям сейсмических изысканий заключаются в необходимости согласования указанных в ней повышенных по уровню оценок ускорений с давно принятыми оценками по шкале MSK-64, на которых основаны проектные решения уже осуществленных строительных объектов. Каждая шкала, как старая MSK-64, так и новая ШСИ-17 включает в себя две части – макросейсмическую и инструментальную. В статье [1] утверждается принцип неразрывности обеих частей шкалы ШСИ-17. Аналогичное утверждение о неразрывности макросейсмических и инструментальных оценок справедливо и в отношении шкалы MSK-64. В той же статье показано совпадение макросейсмических оценок по обеим шкалам, с одной стороны, но при этом существенное различие инструментальных оценок – с другой. Отсюда возникает непреодолимое противоречие, заключающееся в том, что инструментальные оценки также должны совпадать, а это заведомо неверно для значений большой интенсивности. Вопрос, почему различие в инструментальных оценках не проявляется в различии макросейсмики, остается открытым и требует дальнейшего рассмотрения. Основным отличием инструментальной шкалы ШСИ-17 от шкалы MSK-64 следует признать разницу шага изменений ускорений при изменении интенсивности на 1 балл: в первом случае – 2,5 раза, во втором – 2 раза. Это несоответствие влечет за собой существенные отклонения в основных соотношениях инженерной сейсмологии. Ю.В. Ризниченко в свое время установил зависимость коэффициентов уравнения макросейсмического поля от свойств среды и параметров сейсмической шкалы. В соответствии с результатами его работы в предположении, что свойства среды не изменяются, уравнение макросейсмического поля для шкалы ШСИ-17 примет вид: I = 1,125 M +4 – 2,625 lg R, где M и R обозначают соответственно магнитуду и гипоцентральное расстояние. Уравнение метода сейсмической жесткости будет выглядеть так: I= 1,25 lg (R0/R1), где R0 и R1 – соответственно сейсмическая жесткость эталонного и исследуемого грунта. В уравнениях, определяющих приращение сейсмической интенсивности по другим методам, вместо привычного коэффициента 3,3 появится коэффициент 2,5. Но, пожалуй, самая существенная проблема в практике инженерных изысканий, связанная с использованием шкалы ШСИ-17, обусловлена необходимостью корректировки карт ОСР. На модельном примере показано уменьшение размеров зон высокой интенсивности (I>7) по сравнению с теми же зонами при использовании шкалы MSK-64. Это обстоятельство в значительной мере снижает драматизм ситуации, связанный с повышением ускорений при внедрении новой шкалы. Так прикидочный расчет фрагмента карты ОСР-2016-С для района Иркутска показывает, что в этом случае город попадает в зону VIII – балльной сейсмичности. При этом ускорения снижаются с 7 м/с2 до 2,8 м/с2, что даже ниже нынешних нормативных значений – 4 м/с2. Разумеется, это только прикидочный пример, и предстоит значительная работа по корректировке карт ОСР применительно к требованиям новой шкалы. Для оценки параметров сейсмических воздействий в телесейсмической зоне представляет интерес вопрос о применимости в этом случае шкалы ШСИ-17. Формально эта шкала действительна в диапазоне от 1 до 9,5 баллов. Территория Москвы согласно макросейсмическим оценкам характеризуется интенсивностью 5 баллов на средних грунтах. По шкале ШСИ-17 пятибалльным воздействиям соответствуют ускорения 17,5 см/с2. По инструментальным оценкам при этих ускорениях и при длительности  = 5 c в соответствии с требованиями шкалы ШСИ-17 можно получить оценку интенсивности сейсмических событий точно 5 баллов. Но если воспользоваться выражениями для пиковых ускорений и длительности в дальней зоне согласно нормативу СП 286, то получим значения PGA = 1,23 см/с2,  = 30 c и интенсивность I с учетом длительности  составит только немногим более 3 баллов. Данное обстоятельство следует иметь ввиду при использовании рекомендаций СП 286. Таким образом, в шкале ШСИ-17 учтен тот факт, что в телесейсмической зоне сейсмические колебания представлены главным образом поверхностными волнами, которые значительно интенсивнее поперечных. Это подтверждается записями сейсмических колебаний в телесейсмической зоне аппаратурой гравиметрического типа. В докладе приведены результаты сопоставления расчетов пиковых ускорений по формулам СП 286 с экспериментальными данными ряда сильных землетрясений района Калифорнии. Сравнение показывает, что удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных получено далеко не всегда, что требует объяснений. В докладе также отмечены некоторые положения в работах, сопутствовавших публикации и обсуждению шкалы ШСИ-17 [1,2], в которых либо недостаточно ясно выражена мысль авторов, либо отсутствуют ссылки на источники, либо имеются принципиально неверные утверждения. Все это не способствует пониманию сути дела. Выводы. Если правильность самой шкалы сейсмической интенсивности ШСИ-17 не вызывает сомнений, то вопросы внедрения ее в практику инженерных изысканий требуют дополнительного обсуждения. К ним относятся: утверждение о неразрывности макросейсмической и инструментальных частей; проблема необходимости пересмотра карт ОСР; необходимость уточнения ряда соотношений, используемых в практике инженерных изысканий. Настоящий доклад имеет целью инициацию таких обсуждений. Ключевые слова: сейсмическая шкала, макросейсмический и инструментальные оценки, ускорение, длительность, интенсивность Литература 1. Аптикаев Ф.Ф., Эртелева О.О. Российская шкала нового поколения// Вопросы инженерной сейсмологии. 2016.Т.43, №2. С. 43-52 2. Аптикаев Ф.Ф., Эртелева О.О. Соотношения баллов различных шкал сейсмической интенсивности// Вопросы инженерной сейсмологии. 2020.Т.47, №3. С. 75-91. Ключевые слова: сейсмическая шкала, макросейсмические и инструментальные оценки, ускорение, длительность, интенсивность