СЕЙСМООПАСНОСТЬ ИЛИ СЕЙСМОБЕЗОПАСНОСТЬ

Сейсмическая катастрофа, произошедшая 17 августа этого года в Турции, по масштабам самая разрушительная за всю ее историю и по счету уже вторая в XX веке после катастрофы в 1939 г. Сила землетрясения была свыше 7,4 балла по 9-балльной шкале. Зона разрушения охватила территорию площадью около 30 тыс. км 2 в наиболее густонаселенной северо-западной части страны, затронув и часть Стамбула. Разрушено несколько городов, десятки тысяч зданий, в том числе и новой постройки, погибли десятки тысяч человек. По словам премьер-министра Турции Эджэвита, разрушения могут привести к экономической катастрофе страны, возникла угроза экологической катастрофы и эпидемии. Ущерб, нанесенный землетрясением, по предварительным оценкам превышает 25 млрд. долларов США, это больше, чем годовой бюджет России и несколько годовых бюджетов Украины.

Эта катастрофа, как и подавляющее большинство других землетрясений, произошла неожиданно, сейсмологи не смогли дать своевременный прогноз, хотя известно, что землетрясения - не случайные природные явления, они неизбежны и процессы их подготовки протекают непрерывно в недрах земли, в зонах сейсмической, вулканической и тектонической активности. Иногда причиной землетрясения является техногенная деятельность человека: строительство крупных водохранилищ, добыча нефти, газа, подземные взрывы большой мощности. Не случайно в разных странах мира только в течение ХХ века произошло 40 сейсмических катастроф и 150 менее разрушительных землетрясений.

Бесспорно, что случайный характер и неожиданность возникновения землетрясений относительны. Ученым не удается пока раскрыть физический механизм подготовки и возникновения землетрясений, они не научились надежно прогнозировать их возникновение. Но значит ли это, что нельзя уменьшить масштабы катастрофы? Нет.

Ученые осуществляют долговременный прогноз и районирование сейсмически опасных территорий (по 12-балльной шкале) только на основе статистических данных прошлых землетрясений, что учитывается при расчете зданий на сейсмостойкость. Но долгосрочный прогноз далеко не точен, есть многочисленные примеры возникновения землетрясений большей разрушительной силы, чем прогнозируемые. Заниженные по сравнению с реальными расчеты - это одна из основных причин разрушений. Сила последнего землетрясения в Турции оказалась значительно выше, чем прогноз, на основе которого осуществлялось строительство, поэтому попытки объяснить причины сейсмической катастрофы некачественным строительством и возложить всю ответственность на строительные фирмы поспешны и не обоснованны.

Именно этой ошибкой обусловлены катастрофические разрушения во время ашгабатского землетрясения 1948 года, унесшего жизни 110 тыс. человек, газлийских землетрясений в Узбекистане 1973 года, спитакского землетрясения (Армения) 1988 года и многих других. По этой причине потенциальная угроза нависла над многими городами мира, не отнесенными пока к сейсмически опасным территориям. Например, города Крыма Керчь, Симферополь и другие были отнесены к сейсмически опасным территориям только недавно. Поэтому ранее все строительство в них велось без учета уровня существующей сейсмической опасности. Более того, в последнее время, в связи с созданием сложной инфраструктуры городов, опасность сильных пожаров и экологических катастроф при землетрясении многократно возросла. Сильные пожары нефтехранилищ возникли и при землетрясении в Турции.

Какие же выводы должно сделать человечество из этих катастроф?

Развитие современной цивилизации идет ускоренными темпами, соответственно высоки темпы строительства, в то же время наука о сейсмостойком строительстве начала развиваться только в начале ХХ века. Возник серьезный разрыв между темпами строительства и научно-технологического обеспечения сейсмозащиты зданий и сооружений. Ущерб, наносимый землетрясениями, в сотни и тысячи раз превышает необходимые затраты на осуществление научно-технологических исследований для разработки и внедрения эффективных технологий обеспечения гарантированной сейсмобезопасности и учебно-информационных программ.

В печати Крыма вышли публикации, которые дают противоречивые и неполные оценки сейсмической опасности Крыма. «Специалисты прогнозируют: уже в этом месяце Северное Причерноморье довольно сильно тряхнет», «Разрушительного землетрясения в Крыму не будет. Специалисты почти уверены в точности своего прогноза», «А не тряхнет ли нас?», «К стихии всегда нужно быть готовым», «Пока гром не грянет...» - опережая друг друга, писали местные газеты.

Авторы статьи «К стихии всегда нужно быть готовым» правильно считают, что последствия при сейсмических катастрофах «...не были бы столь трагичны... если бы добротно, на совесть строили жилье. Не рассыпались бы тогда дома от подземных толчков, как замки из песка». Однако они не учитывают, что сейсмостойкость построенных зданий зависит не только от совести строителей, но и от заданного уровня стойкости, порога разрушаемости. Примером является недавнее увеличение - всего на балл! - сейсмической опасности Крыма и включение в сейсмически опасные территории городов, которым до недавнего времени, по мнению сейсмологов, не угрожала сейсмическая опасность. Это Симферополь, портовый город Керчь и другие. Это означает, что построенные до настоящего времени тысячи зданий и сооружений в Севастополе, Ялте, Алуште, Судаке, Керчи, Симферополе и других городах теперь не обеспечены нормативной сейсмостойкостью и требуют укрепления. Кто это будет делать? Для этого понадобятся сотни миллионов гривен и немало времени. В течение всего этого периода практически все города Крыма подвержены опасности разрушения в случае сильного землетрясения, и ответственность за это несут ученые-сейсмологи. Хорошо, что они установили недавно повышенную сейсмоопасность Крыма, но плохо, что сделано это после того, как в течение 50 лет велось строительство зданий с заниженной сейсмостойкостью.

Что же стало причиной последней серии сильных землетрясений и когда ждать следующего? Опасность землетрясения в Крыму постоянно существует, более того - нарастает во времени, ибо процесс подготовки землетрясений протекает в недрах земной коры непрерывно. Как известно, последнее разрушительное землетрясение в Крыму произошло в 1927 году. С тех пор прошел значительный период подготовки нового землетрясения. Напряжение земной коры может «разряжаться» мелкими толчками, а может произойти сразу сильным рывком. Как произойдет на самом деле - никто не знает. Тем более что на ускорение подготовки землетрясения влияют не только изменения структуры земной коры в очаговой зоне и ее состояние, а также внешние факторы, в том числе приливная волна деформации земной коры, вызванная лунным и солнечным гравитационным притяжением, особенно в момент их наложения, как было при солнечном затмении этим летом. Вне сомнения, приливная волна деформации земной коры, возникшая при солнечном затмении 12 августа, ускорила процесс подготовки землетрясения во всех сейсмически опасных зонах Земли, в том числе ускорила и процесс подготовки очередного крымского землетрясения. Она и послужила пусковым механизмом для возникновения ряда землетрясений, в том числе катастрофического землетрясения в Турции 17 августа. Никто не может точно сказать, когда и где произойдет следующее землетрясение. Для повышения точности сейсмопрогноза необходимо систематическое наблюдение за предвестниками, у нас же оно только частичное.

Следует учесть и то, что мощные землетрясения приводят не только к разрядке сейсмической энергии в зоне, охваченной землетрясениями, но также нарушают устойчивость структур земной коры, расположенных вблизи них. Так, землетрясение в Турции подготовило землетрясения в Афинах в начале сентября, а затем ряд землетрясений в восточной и северной частях Греции. Известно, что в Болгарии, по сообщениям средств массовой информации, за несколько дней до наступления катастрофического землетрясения в Турции резко увеличился - в 3-5 раз! - дебит термальных источников, а их температура возросла более чем на 15 0 С. Это и был один из серьезных предвестников подготовки сильного землетрясения. Поэтому его вероятность в Болгарии в ближайший период времени больше, чем в Крыму, где предвестники выражены не так сильно, но тенденция ускорения подготовки землетрясения так же прослеживается.

Сейсмические катастрофы последних лет свидетельствуют об отставании науки в сфере сейсмобезопасности. Назрела острая необходимость в глубоком инженерном анализе их причин, раскрытии недостатков и пересмотре принятой ранее концепции уменьшения сейсмического риска, основанной на сейсмических наблюдениях, которая на практике не оправдала себя, более того, приводит к прогрессирующему увеличению сейсмического риска. Этому способствуют также все большая концентрация населения, материального потенциала в городах, создание сложной инфраструктуры и особо опасных объектов на сейсмических территориях (при отсутствии надежного сейсмопрогноза и недостаточно эффективной технологии сейсмостойкого строительства), отсутствие системы надежного инструментального контроля сейсмостойкости строительства и эксплуатируемых объектов.

Необходимы принципиально новые подходы и методы организации и проведения исследований. Пришло время для формулировки новой «Концепции гарантированной сейсмобезопасности», основанной на разработке принципиально иной технологии динамически устойчивой защиты зданий и сооружений, что является разрешимой инженерной задачей и единственной надежной основой их сохранения при самых сильных и продолжительных землетрясениях.

Другой фактор сейсмического риска - это продолжительность землетрясения и повторные толчки большой силы. Продолжительность может быть от 5-7 до 50-60 сек. Но методика расчета не учитывает эффект уменьшения сейсмостойкости здания в результате его повреждения предыдущими толчками. Это приводит к разрушению здания вторым, третьим ударом в результате ослабления его первым.

Установлено также, что при продолжительных и сильных землетрясениях имеет место эффект интенсивного объемного разрушения макроструктуры комплексных конструкционных материалов. В результате этого эффекта происходят массовые обрушения зданий современной постройки. Это обнаружено при спитакском землетрясении (Армения, 1988 г.). Показанные телевидением материалы последствий катастрофы в Турции дают основание считать, что данный эффект проявил себя и при этом землетрясении.

Землетрясение в Афинах (Греция) в начале сентября, разрушившее более тысячи домов, было несопоставимо слабее и менее продолжительным (менее 9 баллов по 12-балльной шкале), чем землетрясение в Турции 17 августа. Поэтому неправильны появившиеся в печати «объяснения» меньших разрушений в Афинах более высоким качеством строительства, чем в Турции. Характерным примером зависимости масштабов разрушения от продолжительности подземных толчков является землетрясение с силой 8 баллов и продолжительностью всего 7 сек. в г. Стражица (Болгария, 1986 год). 12 тыс. домов получили серьезные трещины, в том числе современные здания, но случаи обрушения зданий и человеческих жертв были единичными. Землетрясение Вранча (Румыния, 1977 г.) силой более 9 баллов, продолжительностью 21 сек., вызвало разрушение многих современно построенных зданий каркасной и панельной железобетонной конструкции. Спитакское землетрясение (Армения, 1988 г.) имело силу примерно равную землетрясению в Турции, но было менее продолжительным.

Серьезным недостатком существующей технологии сейсмостойкого строительства есть то, что сейсмостойкие здания и сооружения проектируются и возводятся как статические системы, но при землетрясениях они вынуждены сопротивляться динамически, поэтому их поведение не прогнозируемо, разрушение здания в процессе землетрясения имеет прогрессирующий лавинообразный характер, что приводит к их обрушению.

Ученые, стремясь все объяснить некачественным строительством, недостаточно внимания уделяли раскрытию основных закономерностей динамического сопротивления, адаптации и разрушения зданий и сооружений при землетрясениях. Не были своевременно выявлены существенные недостатки идеализированной модели расчета сооружений на сейсмостойкость, не отвечающей реальному поведению зданий при сильных и продолжительных землетрясениях. Чрезмерно идеализированная модель расчета реализуется только при не очень сильных и непродолжительных землетрясениях (силой 7-8 баллов по 12-балльной шкале). Такой односторонний подход затормозил прогресс науки в сфере сейсмобезопасности. Поэтому до настоящего времени остались нерешенными основные задачи обеспечения гарантированной сейсмобезопасности. Такова ситуация в Стамбуле, где в случае землетрясения силой 9 баллов, по прогнозам турецких специалистов, число жертв превысит миллион человек. Таково положение в Софии, расположенной в 9-балльной зоне и построенной на основе недостаточно эффективных норм сейсмостойкого строительства. Сейсмическая опасность территории Софии очень высокая, не случайно от построек периода Римской империи здесь сохранились только руины и единичные объекты. Таково положение многих других городов, расположенных на сейсмически опасных территориях, в том числе городов Крыма, в которых после землетрясения 1927 года построены тысячи недостаточно сейсмостойких зданий, а старые здания, пережившие это землетрясение, остались неукрепленными.

Современной цивилизации известны высокоэффективные методы организации исследований для успешного решения особо сложных и масштабных научно-технических проблем - это создание специальных центров, концентрация научно-технического потенциала, комплексного исследования проблемы на основе международного сотрудничества.

Первый проект в сфере сейсмобезопасности для строительства и создания в г. Ялте (район с 9-балльной сейсмической опасностью) специального регионального центра сейсмобезопасности и осуществления целевой комплексной программы «Наука, образование, технология для сейсмобезопасности» (НОТС) разработан. Проектом предусмотрено выполнение экспериментальных исследований, натурных испытаний и внедрение принципиально новой технологии динамически устойчивой сейсмозащиты зданий, сооружений и гарантированной сейсмобезопасности при самых сильных и продолжительных землетрясениях. Проект и программа встречены с интересом и одобрены крупными учеными, рассмотрены соответствующими ведомствами, в том числе в Министерстве по чрезвычайным ситуациям Украины. Для их осуществления необходимы инвестиции частного капитала, международных организаций, фондов и заинтересованных государств. Участие в реализации проекта и программы сейсмобезопасности, не имеющих аналога, будет вкладом в решение общечеловеческой проблемы и развития современной цивилизации.