Models of strong ground motions for probabilistic detailed seismic zoning of the territory of North Ossetia-Alania. Part 2.
Authors: Чернов Ю.К. , Чернов А.Ю. , Читишвили М.И. 
Published: August 2021

В статье описываются модели спектров и акселерограмм колебаний грунта, а также ytfhfrnthys ( спектральных ) моделей балльности сотрясений, разработанные в рамках исследований по созданию нового варианта вероятностной карты ДСР территории РСОАлания. Спектры Фурье и спектры реакции моделируются в виде наборов уровней спектральной плотности (S) и спектральных ускорений (SA) на различных частотах (f). Эти параметры рассматриваются как случайные величины, имеющие лог. нормальное распределение вероятностей при различных сочетаниях магнитуд землетрясений (М) и расстояний до очага (D). Построение функций распределения выполнено в два этапа. Сначала определены среднестатистические оценки S(М,D,f) или SA(М,D,f), а затем путем корректировок эти оценки приближены к условиям рассматриваемой территории. Корректировки сделаны на основе анализа сейсмогеологических особенностей района, влияющих на рассматриваемые параметры СДГ. Базовые ( среднестатистические ) построения проведены с использованием более 2500 спектров ускорений колебаний грунта при землетрясениях различных районов мира с М2,5 7,7, D2 808 км и I3 10 баллов MSK. Применен также новый метод восстановления спектров колебаний грунта при землетрясениях по их макросейсмическому полю. Для этого использованы данные макросейсмических обследований 27 сильных землетрясений региона с M3,5 7,0 и силой сотрясений в эпицентре 6 9 баллов MSK. Привлечены также данные о силе сотрясений в эпицентрах 189 ощутимых и сильных землетрясений данного района из работы А.А. Никонова. Спектральные балльности (Iс) рассчитываются через спектры Фурье по зависимостям из работы Ю.К. Чернова и А.Ю. Чернова (2008 г.). Акселерограммы моделировались как в виде временных функций, генерируемых методом случайных колебаний, так и подбором записей реальных землетрясений с последующим их масштабированием в спектральновременной области. В обоих случаях критериями точности построений являлись близости спектров, а также амплитуд, периодов и длительностей, измеренных на акселерограммах к соответствующим моделям спектров и описанным в первой части статьи моделям единичных параметров. Получаемые посредством разработанных моделей оценки всех параметров СДГ сопоставлялись между собой, а также с оценками по другим известным в мире моделям тесты на внутреннюю и внешнюю согласованность. Показан высокий уровень согласованности и непротиворечивости всех моделируемых параметров СДГ при землетрясениях всех рассматриваемых M и D. Выполненные для сравнения такие же тесты для некоторых других моделей СДГ, рекомендуемых для использования на территории РФ, показали преимущества наших моделей по данному показателю. Разработанные модели СДГ могут быть полезными при вероятностном и детерминистском ( ситуационном ) анализе сейсмической опасности территории РСОАлания и других районов со сходными сейсмогеологическими условиями.
The article describes the models of spectra and accelerograms of soil vibrations, as well as nontraditional (spectral) models of shake intensity, developed as part of investigation to create a new version of the DSZ probability map of the territory of North OssetiaAlania. Fourier spectra and reaction spectra are modeled as sets of spectral density levels (S) and spectral accelerations (SA) at different frequencies (f). These parameters are considered as random variables having a log. normal probability distribution for various combinations of earthquake magnitudes (M) and focal distance (D). The construction of distribution functions is performed in two stages. First, average estimates are defined S(М,D,f) or SA(М,D,f), and then, by adjustments, these estimates are approximated to the conditions of the considered territory. Corrections are made on the basis of the analysis of seismic and geological features of the region, affecting the considered parameters of SGM. Basic (average) constructions were carried out using more than 2500 spectra of soil vibration accelerations during earthquakes in various regions of the world with M2.5 7.7, D2 808 km and I3 10 MSK points. A new method has also been applied for reconstructing the spectra of soil vibrations during earthquakes according to their macroseismic field. For this the data from macroseismic surveys of 27 strong earthquakes in the region with M3.5 7.0 and shaking strength at the epicenter of 6 9 MSK points was used. The data on the strength of the shaking at the epicenters of 189 tangible and strong earthquakes in this region from the work of A.A. Nikonov was used. The spectral intensities (Iс) are calculated through the Fourier spectra according to the dependences from the work of Yu.K. Chernova and A.Yu. Chernova (2008). Accelerograms were modeled both in the form of time vibrations generated by the random vibrations method and by selecting records of real earthquakes with their subsequent scaling in the spectraltemporal area. In both cases, the criteria for the accuracy of the constructions were the proximity of the spectra, as well as the amplitudes, periods, and durations measured on the accelerograms to the corresponding spectral models and models of unit parameters described in the first part of the article. Estimates obtained by means of the developed models for evaluating all the parameters of the SGM were compared with each other, as well as with estimates using other models known in the world tests for internal and external consistency. A high level of consistency and noncontradiction of all simulated SGM parameters during earthquakes of all considered M and D is shown. The same tests performed for comparison for some other SGM models recommended for use in the Russian Federation showed the advantages of our models according to this indicator. The developed SGM models can be useful for probabilistic and deterministic (situational) analysis of seismic hazard in the territory of North OssetiaAlania and other regions with similar seismic and geological conditions