Упрощенные карты сейсмического риска для крупных регионов и отдельных стран, подобные карте, показанной на рис. 1, вполне подходят для проектирования большинства построек и для целей районирования и планирования. Однако при проектировании таких сооружений, как крупные плотины, мосты, путепроводы, морские буровые платформы, высотные здания и ядерные реакторы, в сейсмоактивных областях необходимо производить гораздо более подробную оценку сейсмической опасности (рис. 4). Стоимость возведения таких сооружений и их значение для жителей области или всей страны слишком велики, чтобы можно было полагаться только на обзорные карты сейсмического риска, составленные для крупных регионов. В последнее десятилетие в США, Японии, Иране и других странах были проведены многочисленные специальные исследования в районах строительства. В них участвовали геологи, сейсмологи и другие специалисты. В результате было получено много новых данных о сейсмичности этих районов и о мерах, которые позволили бы ослабить последствия землетрясений. Основные направления таких исследований перечислены в дополнении 10 в конце этого раздела. В большинстве случаев исследования начинаются, как и приводимый перечень, с детального (по мере возможности) анализа геологической истории района. Заключительный этап-расчет конкретных значений максимального ускорения (или скорости) и длительности прогнозируемых сейсмических колебаний. Результаты этого расчета используются при проектировании зданий и сооружений.
Рассмотрим для примера, какие геологические и сейсмологические работы надо провести, чтобы создать надежную основу для проектирования здания ядерного реактора, сооружение которого намечается в каком-то определенном районе. Все большее
число стран теперь строят и эксплуатируют ядерные реакторы для производства электроэнергии. Из-за особого характера таких реакторов их расположение и конструкция подвергаются строгому правительственному контролю, с тем чтобы была обеспечена безопасность и здоровье населения. Там, где землетрясения представляют собой далеко не редкое явление, например в Испании, Иране, Японии, Италии и США, правительственные ведомства разработали детальные критерии выбора площадок для строительства.
В США начиная с 1971 г. ответственность за надежность сейсмологических оценок, получаемых энергетическими компаниями при исследованиях перед постройкой ядерной электростанции, несет Агентство ядерного регулирования (прежде — Комиссия по атомной энергии). Согласно требованиям Агентства, должна быть изучена история землетрясений района и дана оценка вероятности (частоты повторяемости) сильных колебаний грунта в окрестности участка строительства. Как правило, в отчете о выборе площадки для строительства должны быть указаны на основе изучения длительной тектонической истории, статистики землетрясений и данных о свойствах и предполагаемом поведении поверхностных и глубинных горных пород те параметры сильных колебаний грунта, которыми определяются два типа расчетных землетрясений. Первое-землетрясение, при котором возможно безопасное отключение станции. Такое землетрясение определяется как сейсмический толчок, производящий максимальные колебания грунта, при которых конструкция и составные части реактора должны, согласно проекту, сохранять работоспособность во время и после этих колебаний. Столь жесткие требования необходимы, чтобы обеспечить целостность помещения, в котором располагается реактор, и возможность безопасно выключать его, если это будет необходимо. Второй тип расчетного землетрясения, менее разрушительного,-толчок, при котором работа реактора не прекращается. Проект станции должен быть составлен так, чтобы рассчитанные колебания грунта не могли привести к нарушению работы станции и не создали угрозы для здоровья и безопасности обслуживающего персонала и местного населения.
Решения, вытекающие из результатов таких геологических и инженерно-геологических исследований, нацелены на максимальную предусмотрительность, значительно превышающую то, что считается необходимым для других типов сооружений. И все же в США среди некоторых групп населения настолько сильно предубеждение против строительства атомных электростанций, что меры, требующиеся для утверждения проекта реактора, отнимают теперь слишком много времени (иногда более 5 лет) и денег (многие десятки миллионов долларов) и иногда оказываются непродуктивными (разрешения на строительство иной раз отбираются, так как твердого решения по вопросам риска получить не удается).
Никакой сравнительной оценки объективности и правильности решений, касающихся размещения ядерных реакторов, нигде в мире еще не проведено. Действительно, этот вопрос ставить преждевременно, пока в районах реакторов не произошло нескольких значительных землетрясений. До сих пор ни один крупный современный реактор не испытал колебаний, которые были бы вызваны землетрясением с интенсивностью порядка VII[16]). Когда в районе реактора или близко к нему действительно произойдет крупное землетрясение и это не даст опасных последствий, тогда будет больше доверия, по крайней мере к тем исследователям, которые оценивают сейсмическую опасность.
Землетрясения могут повлиять на производство энергии и иным путем. В различных районах земного шара, например на Аляске, в Калифорнии, в Северном море, сейсмические волны большой амплитуды могут создать серьезную угрозу для гигантских платформ, с которых пробурены нефтяные скважины. Производимая в настоящее время эксплуатация нефтяных залежей под дном Северного моря подняла вопрос об опасности, связанной с возникающими там землетрясениями. Данный район расположен на значительном удалении от активных краев Евразиат-ской плиты; геологические и исторические данные показывают, что землетрясения в этом районе не должны быть сильными. И все же в прошлом отмечались кое-какие разрушения при сейсмических толчках с очагами в Шотландии и под морским дном у берегов южной Норвегии. Самый сильный для этого района толчок, отмеченный в нынешнем столетии, имел умеренную магниту ду-около 5,5 по шкале Рихтера-и произошел в Северном море 7 июня 1931 г. Кроме того, многочисленные землетрясения происходили вдоль разлома Грейт-Глен в Шотландии. Этот разлом продолжается на северо-восток в Северное море, поэтому можно ожидать, что время от времени там будут возникать слабые и умеренные землетрясения.
Следовательно, при конструировании буровых установок для работы в Северном море требуется проводить специальные испытания на соответствующие сейсмические колебания. Повреждение буровых установок не будет, конечно, иметь столь тяжелых последствий, как в случае с ядерными реакторами, и все же весьма благоразумно и экономически целесообразно производить оценку сейсмического риска для защиты жизни рабочих, сбережения капитальных затрат и сохранения природной среды.
Землетрясения могут повредить и нефтепроводы. Поэтому 1260-километровый Трансаляскинский нефтепровод пришлось проектировать так, чтобы он мог противостоять землетрясениям. Этот нефтепровод на своем пути от Северного Ледовитого океана до порта Валдиз (на берегу залива Принс-Вильям) пересекает целый ряд сейсмичных зон. В местах пересечения с разломами трубы нефтепровода рассчитаны на сопротивление крупным горизонтальным смещениям горных пород, разжижению поддерживающего грунта и различной интенсивности сотрясений в соответствии с характеристикой каждого участка.