Evaluation of seismic shaking intensity gains by high frequency microseism registration method (as exemplified by a developable site in Uzhgorod)

dc.citation.epage64
dc.citation.issue1(30)
dc.citation.journalTitleГеодинаміка
dc.citation.spage58
dc.contributor.affiliationІнститут геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України
dc.contributor.affiliationНаціональний університет “Львівська політехніка”
dc.contributor.affiliationS. I. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
dc.contributor.affiliationLviv Polytechnic National University
dc.contributor.authorВербицький, Сергій
dc.contributor.authorКупльовський, Богдан
dc.contributor.authorПрокопишин, Василь
dc.contributor.authorСтецьків, Олександр
dc.contributor.authorНіщіменко, Ірина
dc.contributor.authorБрич, Тарас
dc.contributor.authorКрук, Олег
dc.contributor.authorVerbytskyi, Serhii
dc.contributor.authorKuplovskyi, Bohdan
dc.contributor.authorProkopyshyn, Vasyl
dc.contributor.authorStetskiv, Oleksandr
dc.contributor.authorNishchimenko, Iryna
dc.contributor.authorBrych, Taras
dc.contributor.authorKruk, Oleh
dc.coverage.placenameЛьвів
dc.coverage.placenameLviv
dc.date.accessioned2023-07-03T07:16:22Z
dc.date.available2023-07-03T07:16:22Z
dc.date.created2021-02-23
dc.date.issued2021-02-23
dc.description.abstractМета. Отримати уточнені параметри сейсмічної небезпеки майданчика під реконструкцію з розширенням заводу по виробництву компонентів для електронної промисловості методом реєстрації високочастотних мікросейсмів. Дати кількісну оцінку розрахункової інтенсивності сейсмічних струшувань (в балах шкали MSK-64) з урахуванням ефектів, пов’язаних з локальними інженерно-геологічними умовами досліджуваного майданчика. Методика. Виконання практичних робіт з сейсмічного мікрорайонування будівельних майданчиків передбачає використання методу реєстрації короткоперіодних мікросейсм, який вважається одним з найбільш ефективних і об'єктивних інструментальних методів СМР при малих термінах проведення польових сейсмологічних досліджень. Застосування методу ґрунтується на порівнянні параметрів мікроколивань ґрунтів, які збуджуються джерелами природного і техногенного походження на досліджуваній і еталонній ділянках. Ґрунт при цьому розглядається як фільтр, який може змінювати амплітудний і фазовий спектри коливань в сейсмічних хвилях, падаючих на підошву осадового чохла. Прирости сейсмічної інтенсивності визначаються за результатами порівняння амплітуд коливань ґрунтів в пунктах реєстрації на різних ділянках майданчика і на еталонному пункті. Запис мікросейсм виконувався двома ідентичними триканальними цифровими сейсмічними станціями DAS-05, найновішими з модельного ряду автоматичних сейсмостанцій, розроблених в Інституті геофізики ім. С. І. Субботіна НАН України. У якості сейсмоприймачів використовувалися сейсмометри “ВЕГІК”. Результати. Аналіз записів мікросейсмічних коливань показав, що основний внесок у формування хвильового поля дають коливання, обумовлені міськими фоновими завадами в діапазоні частот f = 8,0–18,0 Гц, а також низькочастотними природними океанічними впливами f = 0,4–8,0 Гц, високочастотні коливання обумовлені техногенними чинниками f = 18,0–27,0 Гц (рис. 3). Матеріали синхронних цілодобових реєстрацій мікросейсм свідчать про досить високу стабільність амплітудного рівня і частотного складу мікро-сейсмічних коливань, що дозволяє зробити висновок про близькість мікросейсмічного процесу до стаціонарного, при умові усунення з записів нестаціонарних подій. Графіки значень приросту сейсмічної інтенсивності на різних частотах за рахунок ґрунтових умов досліджуваного майданчика, встановлені за співвідношенням усереднених амплітудних спектрів мікросейсм на ньому і на еталонному пункті, показано на рис. 4. Середні в частотному діапазоні 0,1–20,0 Гц оцінки приростів сейсмічної інтенсивності для ґрунтових умов будівельного майданчика, отримані по відношенню спектральних густин мікросейсм на всіх трьох складових коливань, представлені в табл. 1. Приріст сейсмічної бальності, відносно початкової (фонової), для інженерно-геологічних умов ділянки складає: ΔIr = -0,21 бала. Наукова новизна. За співвідношенням амплітуд і амплітудних спектрів мікросейсм, зареєстрованих на різних ділянках майданчика і на еталонному пункті, отримані уточнені параметри сейсмічної небезпеки майданчика забудови, які враховують вплив локальних ґрунтових умов. Дана кількісна оцінка розрахункової інтенсивності сейсмічних струшувань (в балах шкали MSK-64) з урахуванням ефектів, пов‘язаних з локальними інженерно-геологічними умовами досліджуваного майданчика. Практична значущість. СМР майданчиків будівництва дає уточнені значення сейсмічних впливів відносно загального сейсмічного районування країни, що дозволяє на етапі проектування сейсмостійкого будівництва враховувати можливий приріст сейсмічної бальності. Врахування результатів СМР при будівництві інженерних конструкцій дозволяє уникнути людських жертв і зменшити економічні втрати при сейсмічних проявах.
dc.description.abstractObjective. To refine seismic hazard parameters by registering high-frequency microseisms within the site under reconstruction in connection with the land plot enlargement of a plant intended for electronic components manufacturing. To quantify the estimated intensity of seismic shakings (in MSK-64 scale scores) accounting for the effects associated with local engineering and geological conditions at the study site. Methods. Seismic microzonation practical works at construction sites implies the application of short-period microseism registration method, which is considered to be one of the most efficient and unbiased instrumental SMZ methods when the field seismological studies are to be performed in a short period of time. The method relies on comparing parameters of soil micro-vibrations generated by natural and anthropogenic sources at the studied and the reference sites. At that, the soil is regarded as a filter capable of modifying the amplitude and phase oscillation spectra of seismic waves hitting the sedimentary cover basement. The seismic intensity gains were determined by comparing the amplitudes of soil oscillations at registration points over several sections of the site and at a reference point. Microseisms were recorded by using two identical three-channel digital seismic stations DAS-05 being the newest ones out of the model series of automatic seismic stations developed at S. I. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine. VEGIK seismometers were used as seismometers. Results. Microseismic oscillation recording analysis has revealed that the main contribution to the formation of a wave field is due to the urban background disturbances falling within the frequency range of f = 8.0 – 18.0 Hz, as well as low-frequency natural oceanic effects amounting to f = 0.4–8.0 Hz while highfrequency vibrations are caused by anthropogenic factors amounting to f = 18.0–27.0 Hz (Fig. 3). Data of synchronous 24- hour microseism registering have indicated a sufficiently high stability of the amplitude level and frequency composition of microseismic oscillations, which suggests that the microseismic processes approximate stationary ones, provided that nonstationary events are removed from records. Plots of seismic intensity gain values at different frequencies caused by soil conditions at the studied site, determined according to the relation of averaged microseismic amplitude spectra both at the studied and reference site, are shown in Fig. 4. The average estimates of seismic intensity gains in the frequency range of 0.1–20.0 Hz for the construction site soil conditions, calculated with respect to microseismic spectral densities per all three vibration components, are presented in Table 1. The seismic intensity gain in relation to the initial (background) one for the engineering and geological conditions of the site equals to ΔIr = -0.21. Scientific novelty. Given the amplitude ratio and amplitude spectra of microseisms recorded at different sites and at the reference point, refined parameters of seismic hazards for the developable site have been obtained with consideration of the local soil conditions effects. Evaluation ratings of seismic shaking calculated intensity (in MSK-64 scale scores) based on effects associated with the local engineering and geological conditions of the study site have been provided. Practical significance. Construction site SMZ yields updated values of seismic forces relative to the general seismic zonation of the country, which allows taking into account possible gain in seismic severity at the design stage of earthquake-proof construction. Consideration of SMZ results at construction of engineering structures prevents human casualties and reduces economic losses in case of seismic manifestations.
dc.format.extent58-64
dc.format.pages7
dc.identifier.citationEvaluation of seismic shaking intensity gains by high frequency microseism registration method (as exemplified by a developable site in Uzhgorod) / Serhii Verbytskyi, Bohdan Kuplovskyi, Vasyl Prokopyshyn, Oleksandr Stetskiv, Iryna Nishchimenko, Taras Brych, Oleh Kruk // Geodynamics. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2021. — No 1(30). — P. 58–64.
dc.identifier.citationenEvaluation of seismic shaking intensity gains by high frequency microseism registration method (as exemplified by a developable site in Uzhgorod) / Serhii Verbytskyi, Bohdan Kuplovskyi, Vasyl Prokopyshyn, Oleksandr Stetskiv, Iryna Nishchimenko, Taras Brych, Oleh Kruk // Geodynamics. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2021. — No 1(30). — P. 58–64.
dc.identifier.doidoi.org/10.23939/jgd2021.01.058
dc.identifier.urihttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/59347
dc.language.isoen
dc.publisherВидавництво Львівської політехніки
dc.publisherLviv Politechnic Publishing House
dc.relation.ispartofГеодинаміка, 1(30), 2021
dc.relation.ispartofGeodynamics, 1(30), 2021
dc.relation.referencesDBN B.1.1-12: 2014. State building norms of Ukraine.
dc.relation.referencesConstruction in seismic areas of Ukraine. Kyiv:
dc.relation.referencesMinistry of Regional Development of Ukraine,
dc.relation.referencesUkrarkhbudinform, (2014). 110 p.
dc.relation.referencesDSTU-B-V.1.1-28: 2010. State standard of Ukraine:
dc.relation.references“Protection against dangerous geological processes, harmful operational influences, fire. Seismic
dc.relation.referencesintensity scale”, valid on the territory of Ukraine
dc.relation.referencesaccording to the order of the Ministry of Regional
dc.relation.referencesDevelopment of Ukraine of December 23, 2010.
dc.relation.referencesN 539 from 2011.
dc.relation.referencesKendzera, O. (2015). Seismic hazard and earthquake
dc.relation.referencesprotection (practical implementation of developments of the S. I. Subbotin Institute of Geophysics
dc.relation.referencesof the National Academy of Sciences of Ukraine).
dc.relation.referencesBulletin of the National Academy of Sciences of
dc.relation.referencesUkraine, (2), 44–57. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesKendzera, A. V., Sklyar, A. M., Roman, A. A.,
dc.relation.referencesIsichko, E. S., Il'esh, I. I., Starodub, G. R., &
dc.relation.referencesKnyazeva, V. S. (1989). On the possibility of using
dc.relation.referencesempirical transfer functions of the environment in
dc.relation.referencesmicrozoning a territory with a complex geological
dc.relation.referencesstructure. Assessment of the effect of strong
dc.relation.referencesearthquakes. Engineering Seismology Issues, (30), 82–89. (in Russian)
dc.relation.referencesKuplovsky, B. E., & Brych, T. B. (2018). Comparison
dc.relation.referencesof the spectral characteristics of the near-surface
dc.relation.referenceslayers under the seismic stations “Trosnyk”,
dc.relation.references“Uzhhorod”, “Mizhhirya”, calculated by the finite
dc.relation.referenceselement method, with the experimental ones.
dc.relation.referencesGeophysical Journal, 40 (6), 115–126. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesKuplovskyi, B., Bubniak, I., Voloshyn, P., Pavlyuk, O.,
dc.relation.referencesKruk, O., & Trevoho, I. (2020). Influence of local
dc.relation.referencesseismotectonic and engineering-geological conditions
dc.relation.referenceson seismic danger of territories (exemplified by a
dc.relation.referencesconstruction site in Uzhgorod city). Geodynamics, 28(1), 29–37.
dc.relation.referencesKutas, R. I., Omelchenko, V. D., Kendzera, A. V.,
dc.relation.referencesDrogitskaya, G. M., & Kalitova, A. I. (2007).
dc.relation.referencesSeismicity of the western part of the East European
dc.relation.referencesplatform within Ukraine. Geophysical Journal, 29
dc.relation.references(5), 52–72. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesOppenheim, A. V. & Willsky, A. S., (1983). Signals
dc.relation.referencesand Systems. Prentice Hall, New Jersey, USA
dc.relation.referencesRSN 60–86. Engineering surveys for construction.
dc.relation.referencesSeismic microzoning. Production standards. Gosstroy of the RSFSR. (1986). 17 p.
dc.relation.referencesRSN 65-87. Engineering surveys for construction.
dc.relation.referencesSeismic microzoning. Technical requirements for
dc.relation.referencesthe production of works. Gosstroy of the RSFSR.
dc.relation.references(1987). 12 p.
dc.relation.referencesSeismic intensity scale: DSTUBV.1.1-28: 2010. Kyiv:
dc.relation.referencesMinistry of Regional Development of Ukraine, 2011. 47 p. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesVerbytskyi, S. T., Sapuzhak, I. Ya., Stasyuk, A. F., &
dc.relation.referencesVerbytskyi, Yu. T. (2006). Hardware-software
dc.relation.referencescomplex DAS-04 for monitoring of insecure
dc.relation.referencesgeodynamic processes and natural phenomena.
dc.relation.referencesMater, Monitoring of insecure geological processes in
dc.relation.referencesthe ecological camp of the center 2006. Kiev,
dc.relation.referencesUkraine. 159–161. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesenDBN B.1.1-12: 2014. State building norms of Ukraine.
dc.relation.referencesenConstruction in seismic areas of Ukraine. Kyiv:
dc.relation.referencesenMinistry of Regional Development of Ukraine,
dc.relation.referencesenUkrarkhbudinform, (2014). 110 p.
dc.relation.referencesenDSTU-B-V.1.1-28: 2010. State standard of Ukraine:
dc.relation.referencesen"Protection against dangerous geological processes, harmful operational influences, fire. Seismic
dc.relation.referencesenintensity scale", valid on the territory of Ukraine
dc.relation.referencesenaccording to the order of the Ministry of Regional
dc.relation.referencesenDevelopment of Ukraine of December 23, 2010.
dc.relation.referencesenN 539 from 2011.
dc.relation.referencesenKendzera, O. (2015). Seismic hazard and earthquake
dc.relation.referencesenprotection (practical implementation of developments of the S. I. Subbotin Institute of Geophysics
dc.relation.referencesenof the National Academy of Sciences of Ukraine).
dc.relation.referencesenBulletin of the National Academy of Sciences of
dc.relation.referencesenUkraine, (2), 44–57. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesenKendzera, A. V., Sklyar, A. M., Roman, A. A.,
dc.relation.referencesenIsichko, E. S., Il'esh, I. I., Starodub, G. R., &
dc.relation.referencesenKnyazeva, V. S. (1989). On the possibility of using
dc.relation.referencesenempirical transfer functions of the environment in
dc.relation.referencesenmicrozoning a territory with a complex geological
dc.relation.referencesenstructure. Assessment of the effect of strong
dc.relation.referencesenearthquakes. Engineering Seismology Issues, (30), 82–89. (in Russian)
dc.relation.referencesenKuplovsky, B. E., & Brych, T. B. (2018). Comparison
dc.relation.referencesenof the spectral characteristics of the near-surface
dc.relation.referencesenlayers under the seismic stations "Trosnyk",
dc.relation.referencesen"Uzhhorod", "Mizhhirya", calculated by the finite
dc.relation.referencesenelement method, with the experimental ones.
dc.relation.referencesenGeophysical Journal, 40 (6), 115–126. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesenKuplovskyi, B., Bubniak, I., Voloshyn, P., Pavlyuk, O.,
dc.relation.referencesenKruk, O., & Trevoho, I. (2020). Influence of local
dc.relation.referencesenseismotectonic and engineering-geological conditions
dc.relation.referencesenon seismic danger of territories (exemplified by a
dc.relation.referencesenconstruction site in Uzhgorod city). Geodynamics, 28(1), 29–37.
dc.relation.referencesenKutas, R. I., Omelchenko, V. D., Kendzera, A. V.,
dc.relation.referencesenDrogitskaya, G. M., & Kalitova, A. I. (2007).
dc.relation.referencesenSeismicity of the western part of the East European
dc.relation.referencesenplatform within Ukraine. Geophysical Journal, 29
dc.relation.referencesen(5), 52–72. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesenOppenheim, A. V. & Willsky, A. S., (1983). Signals
dc.relation.referencesenand Systems. Prentice Hall, New Jersey, USA
dc.relation.referencesenRSN 60–86. Engineering surveys for construction.
dc.relation.referencesenSeismic microzoning. Production standards. Gosstroy of the RSFSR. (1986). 17 p.
dc.relation.referencesenRSN 65-87. Engineering surveys for construction.
dc.relation.referencesenSeismic microzoning. Technical requirements for
dc.relation.referencesenthe production of works. Gosstroy of the RSFSR.
dc.relation.referencesen(1987). 12 p.
dc.relation.referencesenSeismic intensity scale: DSTUBV.1.1-28: 2010. Kyiv:
dc.relation.referencesenMinistry of Regional Development of Ukraine, 2011. 47 p. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesenVerbytskyi, S. T., Sapuzhak, I. Ya., Stasyuk, A. F., &
dc.relation.referencesenVerbytskyi, Yu. T. (2006). Hardware-software
dc.relation.referencesencomplex DAS-04 for monitoring of insecure
dc.relation.referencesengeodynamic processes and natural phenomena.
dc.relation.referencesenMater, Monitoring of insecure geological processes in
dc.relation.referencesenthe ecological camp of the center 2006. Kiev,
dc.relation.referencesenUkraine. 159–161. (in Ukrainian).
dc.rights.holder© Інститут геології і геохімії горючих копалин Національної академії наук України, 2021
dc.rights.holder© Інститут геофізики ім. С. І. Субботіна Національної академії наук України, 2021
dc.rights.holder© Національний університет “Львівська політехніка”, 2021
dc.rights.holder© Verbytskyi Serhii, Kuplovskyi Bohdan, Prokopyshyn Vasyl, Stetskiv Oleksandr, Nishchimenko Iryna, Brych Taras, Kruk Oleh.
dc.subjectсейсмічне мікрорайонування (СМР)
dc.subjectметод реєстрації високочастотних мікросейсм
dc.subjectсейсмічна інтенсивність
dc.subjectсейсмічна небезпека
dc.subjectамплітудно-частотна характеристика (АЧХ)
dc.subjectseismic microzonation (SMZ)
dc.subjecthigh frequency microseism registration method
dc.subjectseismic intensity
dc.subjectseismic hazard
dc.subjectamplitude-frequency response (AFR)
dc.subject.udc622.245.1
dc.titleEvaluation of seismic shaking intensity gains by high frequency microseism registration method (as exemplified by a developable site in Uzhgorod)
dc.title.alternativeРозрахунок приростів інтенсивності сейсмічних струшувань методом реєстрації високочастотних мікросейсм (на прикладі майданчика забудови в м. Ужгород)
dc.typeArticle

Files

Original bundle
Now showing 1 - 2 of 2
No Thumbnail Available
Name:
2021n1_30__Verbytskyi_S-Evaluation_of_seismic_58-64.pdf
Size:
461.09 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
No Thumbnail Available
Name:
2021n1_30__Verbytskyi_S-Evaluation_of_seismic_58-64__COVER.png
Size:
563.23 KB
Format:
Portable Network Graphics
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
2.06 KB
Format:
Plain Text
Description: