Впервые исследователи использовали ненадежно сбалансированные горные породы, чтобы задать формальное сейсмическое движение основного существующего инженерного сооружения - плотины Клайд, крупнейшей бетонной плотины в Новой Зеландии.
Марк Стирлинг из Университета Отаго и его коллеги определили и оценили возраст этих не поддающихся гравитации скальных образований, расположенных примерно в 2 километрах от места плотины, используя эти данные для определения пиковых ускорений грунта, которые скалы могли выдержать до опрокидывание.
Это, в свою очередь, использовалось для установки спектра землетрясений для оценки безопасности (SEE) для плотины или ожидаемых пиковых движений грунта при землетрясении, происходящих с периодом повторяемости 10 000 лет, которые определяют оценку безопасности и сейсмический расчет плотины. структура.
Как сообщают исследователи в Бюллетене сейсмологического общества Америки, пиковое ускорение грунта для нового спектра SEE, разработанного на основе данных горных пород, а также обновленной модели сейсмической опасности для региона, значительно снижено по сравнению с к их предварительным оценкам, разработанным в 2012 году.
Тем не менее, новые расчетные значения колебаний грунта аналогичны тем, которые использовались - случайно - при строительстве плотины в 1980-х годах. «Нет ничего, что нужно было бы делать для укрепления плотины», - сказал Стирлинг. «Однако исследование показывает всем соответствующим органам, что плотина соответствует современным правилам».
Исследование также «служит важным подтверждением концепции будущих приложений хрупких геологических объектов (FGF) в инженерном проектировании», - пишут Стирлинг и его коллеги.
FGF особенно полезны при задании параметров инженерного проектирования в местах, где период между соответствующими землетрясениями очень велик - 10 000 лет и более. В этих случаях геологические особенности могут помочь проверить вероятностные оценки сейсмической опасности. В то время как сейсмологи исследовали полезность этих функций для других проектов инженерного проектирования, таких как отмененное хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин в Неваде и электростанция в каньоне Дьябло в Калифорнии, плотина Клайд является первой, в которой хрупкие элементы используются для создания движения грунта..
Плотина Клайд расположена в Центральном Отаго, регионе «Хребты и бассейны» в южной части Южного острова Новой Зеландии. На широком плато, расположенном к юго-западу от плотины, называемой Кэрнмюр-Флэт, обнажения сланцевой породы, возвышающиеся над ландшафтом, вырезаны в результате эрозии в потенциально нестабильные конфигурации.
Прилагая кропотливые усилия, Стирлинг и его коллеги идентифицировали эти ненадежно сбалансированные породы и провели полевые измерения их геометрии, чтобы оценить их хрупкость. Затем исследователи проанализировали образования, используя данные о радионуклидах, которые оценивают, как долго поверхность скалы подвергалась воздействию атмосферы. Эти данные могут показать, как долго камень балансировался в определенном положении.
«С точки зрения сбора данных, наиболее сложной задачей была оценка возраста FGF», - сказал Стирлинг. «Это требовало участия специалистов, тяжелой физической работы, и обычно существовала большая неопределенность в интерпретации дат, чтобы сказать, как долго FGF были хрупкими».
Объединив эти данные с информацией о прошлых землетрясениях вдоль близлежащего разлома Дунстан, Стирлинг и его коллеги пришли к выводу, что скалы на равнине Кэрнмуир находились в неустойчивом положении по крайней мере 24 000 лет назад. Это говорит о том, что все они пережили не менее двух землетрясений Дунстанского разлома.
Затем исследователи разработали распределение хрупкости всех ненадежно сбалансированных пород в своем исследовании, основанное на пиковом ускорении грунта, чтобы определить пиковые ускорения грунта, которые, скорее всего, опрокинут любую случайную хрупкую каменную структуру с вероятностью более 95%. Эта информация была использована для рекомендации нового спектра видимого света для участка плотины.
Предварительные расчеты вероятностной сейсмической опасности для участка предполагали, что «FGF в этом районе будут сбиты этими сильными колебаниями грунта, если они произойдут - легко приблизительно оценить хрупкость объектов на глаз в полевых условиях, - пояснил Стирлинг. Но поскольку особенности все еще остаются высокими, это был только вопрос времени и исследований, добавил он, прежде чем новые оценки опасности Клайд-Дам были пересмотрены..