География и геология.

Константинова Т.Г.

Камчатский филиал Геофизической службы РАН, Россия

Уточнение сейсмичности площадки краевой больницы в городе Петропавловске-Камчатском

Камчатская областная больница была основана 26 июля 1954 года на базе Петропавловской городской больницы. С 1958 г. больница занимала трехэтажное здание (ныне хирургический корпус). Сегодня краевая больница им. А.С. Лукашевского – самое крупное многопрофильное лечебное учреждение Камчатского края. В 12 корпусах на площади в 5 га располагается 32 структурных подразделения.

Территория, на которой возведен комплекс зданий краевой больницы, представлена современными делювиальными и делювиально-пролювиальными отложениями. На карте сейсмического микрорайонирования, утвержденной в 1976 г., она находится в 10 – балльной зоне сейсмической опасности.

Позднее выполнено уточнение сейсмичности площадки, отведенной для строительства гинекологического корпуса. Литологический разрез исследуемой площадки определен по геолого-литологическим колонкам четырех пробуренных скважин.

Отложения первой скважины представлены супесью и супесью дресвянистой твердой с прослойками песка влажного, с глубины 11.0 м водонасыщенного, а в интервале 5.4-5.7 м был вскрыт прослой влажного диатомита. Вскрытая мощность этого слоя 14.9 м.

Вторая скважина пройдена до глубины 14.0 м. На глубинах от 1.5 м до 8.2 м от поверхности земли вскрыт дресвяный грунт с супесчаным заполнителем до 50% твердой консистенции с прослоями супеси дресвянистой текучей консистенции и песка пылеватого, влажного мощностью до 0,3 м. Грунтовые воды вскрыты на глубине 10.0 м.

В третьей скважине, пробуренной до глубины 22.4 м, уровень грунтовых вод залегает на глубине 6.8 м. В этой скважине на отметке 2.1 м вскрыт дресвяный грунт с супесью твердой (до 4.3 м), ниже пластичной. Мощность этого слоя 2.7 м. В интервале глубин 4.8 – 19.4 м, залегает супесь с дресвой до 25% текучей консистенции с прослоями песка на 6.8 -7.5 м и 9.6-11.0 м.

Глубина четвертой скважины 15.0 м. Грунтовые воды встречены на глубине 11.0 м. Этой скважиной на глубинах от 1.6 м до 7.5 м вскрыта супесь дресвянистая пластичная, с 3.0 м – твердая.

Основаниями фундаментов на данной площадке явились супеси дресвянистые от твердой до текучей консистенции и дресвяные грунты с супесью до 50% так же текучей консистенции. Эти грунты подвержены разжижению, при механических воздействиях они отдают свободную воду и теряют прочностные свойства.

Инженерно-геологические и инструментальные геофизические изыскания, выполненные для уточнения сейсмичности данной площадки, подтвердили 10-балльную зону, выделенную на карте сейсмического микрорайонирования г. Петропавловска-Камчатского

Количественное значение балльности этого участка выражено 10(10), /10, что значит:

над чертой –10 - сейсмическая балльность на момент проведения работ;

в скобке – (10) – прогнозируемое значение сейсмичности;

под чертой – 10 – значение балльности исследуемой площадки, определенное по методу сейсмических жесткостей по результатам сейсморазведочных работ, проведенных на этой площадке.

Приведены результаты макросейсмических обследований землетрясений 1959 г. и 1971 г. на исследуемой территории.

Землетрясение 4 мая 1959 г. произошло в 7 час. 15 мин. по Гринвичскому времени в 160 км от Петропавловска-Камчатского на глубине 20 км с магнитудой М= 7.6.

При этом землетрясении в трехэтажном здании, построенном из мелких блоков, главного корпуса областной больницы обрушен фронтон над главным входом. Образовались горизонтальные трещины по антисейсмическим поясам и деформирован венчающий карниз, произошел раскол стены на всю его высоту. В палатах появились трещины в перегородках и обрушилась штукатурка со стен и потолков.

В двухэтажном деревянном здании на ул. Пограничная, № 1 обрушены печные трубы. В другом подобном деревянном здании на ул. Пограничная, № 3 обрушены трубы и лепные сандрики [Черемных, 1960].

Землетрясение 25 ноября 1971 г. произошло в 19 час. 35 мин. по Гринвичу в 70 км от города на глубине очага 100 км с магнитудой 7.2.

При землетрясении в здании главного корпуса областной больницы трещинами покрыты все стены и потолки. Обвалилась кафельная плитка с половины стены. В двух местах прорваны водопроводные трубы. Раскрылись антисейсмические швы.

В трехэтажном здании из мелких блоков инфекционного корпуса раскрылись антисейсмические пояса. Над входной дверью обвалился карниз. Верхняя часть наружной стены выдвинулась наружу. Образовались трещины по всем сопряжениям стен. На стенах образовались косые трещины. Откололись большие куски штукатурки. Значительно повреждены пилястры. В коридоре на потолке появилась сеть трещин. Лопнули трубы водопровода.

В мелкоблочном трехэтажном трехсекционном П-образном здании поликлиники № 5 на ул. Ленинградская, № 114, построенном в 1970 году, образовались косые трещины в несущих стенах, особенно широкие и глубокие на лестничной клетке; косая трещина прорезала обе спаренные стены в месте устройства антисейсмического шва. Появилось много трещин в стенах над дверными проемами. Растрескались перегородки, местами отстали от несущих элементов. Наиболее пострадал южный торец здания.

В четырехэтажном здании из мелких блоков медицинского училища на ул. Ленинградская, № 106 при землетрясении в торцевой стене образовались глубокие диагональные трещины на продольных и поперечных стенах, на стенах лестничных клеток. Сильно растрескалась штукатурка стен и потолков. Раскрылись многие швы между плитами перекрытия. Наиболее поврежден южный торец здания, на стене которого образовались крестообразные трещины.

В пятиэтажном здании из мелких блоков педагогического университета на ул. Пограничная, № 4 при землетрясении образовались косые трещины в стенах, повреждена штукатурка перегородок. В актовом и спортивном залах перегородки отклонились от вертикали на 3-5 см.

В мелкоблочном четырехэтажном жилом доме с магазином на первом этаже на ул. Ленинградской, № 74 при землетрясении произошло значительное расслоение кладки стен, образовались горизонтальные сквозные трещины в стенах со сдвигом, трещины в перекрытиях. Перегородки отделились от стен и перекрытий [Борисова и др., 1975].

Землетрясения 1959 г и 1971 г. проявились на исследуемой территории с интенсивностью 8 баллов. На средних грунтах города интенсивность этих событий оценена в 7 баллов. При опросе населения в 1971 г. многие жители утверждали, что землетрясение 1959 г. они ощущали 0.5 балла сильнее, чем землетрясение 1971 г.

Результаты макросейсмического обследования последствий этих землетрясений показали, что здания, возведенные на территории областной больницы, на улицах Пограничная, Максутова и в пределах Комсомольской площади, получили наибольшие повреждения, степени их повреждения d=2.5-3.

Для того чтобы оконтурить ареал развития грунтов, склонных к разжижению, использованы данные 29 скважин глубиной от 8.0 м до 23.8 м, пройденных на исследуемой территории с 1969 по 1998 года.

Благодаря большому количеству пробуренных скважин попытались выявить места возможных неоднородных деформаций зданий над зонами литолого-фациальной изменчивости отложений, градиентов мощности слоев, слагающих основания, а также при близком залегании уровня грунтовых вод или резком изменении глубины их залегания. Образовавшиеся трещины могут быть индикаторами распределения усилий в контуре здания, изучение их сгущения и направленности позволяют допустить возможность нескольких типов деформаций здания. В пределах зоны с большой мощностью слабых грунтов и глубоким залеганием уровня подземных вод возможны линейные и угловые деформации здания, как единого целого а также деформации кручения. В местах неоднородных деформаций преобладают деформации изгиба, с развитием зон растяжения в основании здания. Наибольшие степени повреждения зданий могут быть в зонах наложения нескольких неблагоприятных факторов.

Обеспокоенность вызывает то, что значительные финансовые затраты на усиление зданий краевой больницы могут быть безрезультатны без усиления грунтовых оснований, потому что деформации на этом участке вызваны в первую очередь разжижением грунтов при землетрясениях. Примером служит уже усиленный главный корпус больницы, где при 5-6 балльных землетрясениях появились повреждения строительных конструкций.

Итак, приведенные сведения показывают, что результаты инструментальных наблюдений и макросейсмических обследований последствий сильных землетрясений на грунтах, способных разжижаться, подтверждают увеличение сейсмичности площадок.

Рекомендуем не застраивать территории, на которых грунты подвержены разжижению. При острой необходимости строительства нужно провести укрепление подобных грунтов, а так же возможно применение свайных фундаментов. Свайные фундаменты необходимо использовать в случаях, когда нагрузки от здания передаются на более плотные грунты, залегающие ниже слабых.

Ареал развития грунтов на исследованной территории, подверженных разжижению, ограничен грабенами ручьев Пограничный, Ленинградский и смежными с ними участками. Установлено, что в верхней десятиметровой толще отложений проявление разжижения грунтов связано с инженерно-геологическими факторами:

- преобладанием в разрезе (от 75-80 до 100 % всего объема отложений) пылеватых, тонкозернистых осадков (супеси и пески);

- высоким содержанием в песках и супесях тонкодисперсных вулканических пеплов и пепловых частиц (местами диагенетически замещенных глинистыми минералами).

Наиболее неблагоприятные условия наблюдаются в месте сочленения грабенов Пограничного и Ленинградского, где мощность отложений способных разжижаться, выполняющих погребенную котловину резко возрастает.

Грунты, способные разжижаться, распространяются в восточном и западном направлении за пределы исследуемого участка. Они образовались при интенсивном накоплении в условиях озера или морской лагуны (фьорда) пеплов, выброшенных при извержениях близлежащих вулканов. Эта зона прослеживается далее в восточном направлении через территорию рынка и здания Камчатского педагогического института. В западном направлении осевая зона ареала проходит на участке Комсомольской площади и далее в направлении Култушного озера, где супеси фациально замещены илами и болотными отложениями.

Литература

Борисова Н.С., Ершов И.А., Константинова Т.Г., Федякова С.Н., Шумилина Л.С. Макросейсмическое обследование землетрясения 24(25) ноября 1971 г. в Петропавловске-Камчатском и сопоставление результатов с сейсмическим микрорайонированием. В кн.: Колебания грунтов и зданий при землетрясениях. Вопр. инж. сейсм. Вып. 17. М., «Наука», 1975. С.71-86.

Черемных Г.П. Землетрясение у берегов Камчатки 4 мая 1959 г. Бюллетень Совета по сейсмологии, № 11, 1960. С.6 – 17.