Строительство Крымского моста в условиях высокой сейсмической опасности побережья Крымского полуострова - Студенческий научный форум

XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Строительство Крымского моста в условиях высокой сейсмической опасности побережья Крымского полуострова

Семерня М.М. 1, Архипова Е.В. 1, Савватеева О.А. 1
1Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области «Университет «Дубна»
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Согласно современным сейсмологическим представлениям, сейсмическая опасность определяется вероятностью достижения некоторого уровня сейсмических воздействий на данной территории в течение заданного периода повторяемости. Для расчетов реального уровня сейсмической опасности необходимы представительные каталоги землетрясений, содержащие информацию о повторяемости сильнейших сейсмических событий конкретного сейсмоактивного региона. Однако регионы, для которых имеются такие каталоги, буквально можно пересчитать по пальцам [18].

Землетрясение – это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний. Интенсивность землетрясения оценивается по 12-ти бальной сейсмической шкале (MSK-64), для энергетической классификации землетрясений пользуются магнитудой. Условно землетрясения подразделяются на слабые (1-4 балла), сильные (5-7 баллов) и разрушительные (8 и более баллов) [31].

Крым и прилегающая территория Черноморского бассейна относятся к сейсмоопасным регионам. Мониторинг сейсмической обстановки в Крымско-Черноморском регионе для прогноза сейсмической опасности на разных пространственных и временных уровнях проводится с 1927 г. после катастрофического землетрясения 11.09.1927 г. [9].

Со вступлением в состав страны республики Крым, на карте России появилась еще одна «болевая точка». Инфраструктура полуострова была слабо развита, а экономика находилась в кризисном состоянии. Из-за разворачивающихся политических событий большая часть населения лишилась рабочих мест. В связи с этим в последние годы российское правительство активно развивает комплекс производственных объектов. Людей волновал вопрос надежной, скоростной переправы, соединяющей Крымский и Таманский полуострова, и одним из стратегически значимых объектов инфраструктуры региона стал Крымский мост. Специалисты именуют данный проект «стратегической артерией», с помощью которой Россия обеспечила экономический рост, как Крыма, так и Краснодарского края [13].

Строительство Крымского моста было осложнено тем, что зона пролегания сооружения находится в области высокой сейсмической активности. Крымский мост строился с учётом сейсмических особенностей региона. Ещё до начала стройки был проведён анализ всех природных условий в проливе. К работе привлекались ведущие российские организации, в том числе Институт физики Земли РАН.

Целью настоящей работы является изучение сейсмической активности посредством исследования сейсмоопасности Крымского региона с более детальным изучением сложившийся ситуации в зоне строительства Крымского моста.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- дать общую характеристику Крымского полуострова;

- обозначить предпосылки к строительству моста;

- подробно изучить геодинамическое строение и развитие территории;

- расширить знания о геологической зоне в области постройки Крымского моста;

- привести нормативные документы, использующиеся для строительства в сейсмоопасных регионах в РФ;

- провести исследование сейсмичности данного региона, дать прогноз.

Фотографический материал представленный в работе принадлежит к.б.н., доценту кафедры экологии и наук о Земле Государственного университета «Дубна» Савватеевой О.А.

Глава 1. Общие характеристики Крымского полуострова и предпосылки к строительству моста

1.2 Общие характеристики Крыма

Республика Крым как субъект Российской Федерации была образована 18 марта 2014 года, на основании подписанного в тот же день договора о присоединении Крыма к России, оформившего осуществленное в феврале-марте 2014 года присоединения Крыма к России в рамках законодательства РФ.

Республика Крым занимает территорию Крымского полуострова. Территория Республики Крым   составляет - 26,1 тыс. кв. км. Крымский полуостров расположен между 33-37° в. д., 44-46° с. ш. Площадь поверхности полуострова на 72 % занимает равнина, 20 % - горы и 8 % - озера и другие водные объекты. Протяженность: с запада на восток – 360 км, с севера на юг – 180 км. Крайние точки: на юге – мыс Сарыч; на западе – мыс Прибойный; на востоке – мыс Фонарь. Важнейшие морские порты – Евпатория, Ялта, Феодосия, Керчь. Смежные регионы: Краснодарский край Российской Федерации, Херсонская область Украины [20].

Полуостров глубоко выдаётся в Черное море, которым омывается с юга и запада; Крымский полуостров отделяет от Чёрного моря Азовское, которое омывает его с востока. Береговая линия Крымского полуострова превышает 2 500 км; из них почти 50 % приходится на Присивашье, 750 км – на Черное море и около 500 – на Азовское. Наиболее крупные заливы: Каркинитский, Каламитский и Феодосийский.

Полуостров соединяется с материком узким (до 8 км) Перекопским перешейком, по которому проложены шоссейная и железная дороги, а также проходят русло Северо-Крымского канала и высоковольтная ЛЭП. В 2015 году начато строительство автомобильного и железнодорожного моста через Керченский пролив с целью соединить Крым с Таманским полуостровом. Общая площадь Республики Крым составляет — около 26 860 км², из которых 72 % — равнина, 20 % — горы и 8 % — озёра и другие водные объекты.

Рисунок 1. Крымский полуостров. Физическая карта

Гидрографическая сеть Крымского полуострова подразделяется на две части: равнинную и горную. Наибольшего развития гидрографическая сеть достигает на высотах 600–1000 м над уровнем моря, где сосредоточена основная часть источников, дающих начало ручьям и рекам. Всего в Крыму насчитывается 1657 рек и временных водотоков общей протяженностью 5996 км. Преобладают малые реки, длиной до 10 км, только р. Салгир имеет длину 232 км. Самая густая речная сеть наблюдается в горной части, в верхних частях бассейнов рек Альмы, Качи, Бельбека, Черной, Салгира и его притоков, а также в бассейнах рек Южного Берега Крыма, где каждая малая река, протяженностью 8–12 км имеет более 5–10 коротких притоков длиной 2-5 км и менее.

Природно-заповедный фонд включает 158 объектов и территорий (в том числе 46 общегосударственного значения, площадь которых составляет 5,8 % площади Крымского полуострова). Основу заповедного фонда составляют 6 природных заповедников общей площадью 63,9 тыс. га. Запасы нефти на территории Крыма составляют 47 млн тонн, газа — 165,3 млрд куб. м, кроме того здесь имеется 18,2 млн тонн газового конденсата. На территории полуострова 44 месторождения углеводородного сырья, в том числе 10 нефтяных, 27 газовых и 7 газоконденсатных. Кроме того, на шельфе Чёрного моря есть 5 месторождений газа и 3 газоконденсатных месторождения, на Азовском шельфе — 6 газовых месторождений. Залежи полезных ископаемых: минеральных солей, строительного сырья, горючего газа, термальных вод, железной руды. Наибольшее значение имеют природные рекреационные ресурсы: мягкий климат, тёплое море, лечебные грязи, минеральные воды, живописные пейзажи [17].

Республика Крым состоит из 25 административно-территориальных образований: 14 районов (с преимущественно сельским населением), 11 городов республиканского подчинения, в границах которых с подчинёнными им населёнными пунктами созданы муниципальные образования — городские округа (с преимущественно городским населением). В Республике Крым насчитывается 1019 населённых пунктов, в том числе 16 городских (16 городов) и 1003 сельских (в том числе 56 пгт (учитываемых как сельские) и 947 сёл и посёлков). Численность постоянного населения республики, составляет 1 912 168 чел.

Городские округа: Алушта, Армянск, Джанкой, Евпатория, Керчь, Красноперекопск, Саки, Симферополь, Судак, Феодосия, Ялта. Муниципальные районы: Бахчисарайский район, Белогорский район, Джанкойский район, Кировский район, Красногвардейский район, Красноперекопский район, Ленинский район, Нижнегорский район, Первомайский район, Раздольненский район, Сакский район, Симферопольский район, Советский район.

Климат полуострова отличается в различных его частях: в северной части он умеренно-континентальный, на южном берегу с чертами субтропического. Для Крыма характерно небольшое количество осадков в течении года, большое количество солнечных дней, наличие бризов на побережье. Самый холодный месяц – февраль (средняя температура +3ºС), самый тёплый – июль (средняя температура +22,5ºС). Температура поверхностного слоя воды Чёрного моря также всегда выше нуля, а в июле составляет +22ºС.

1.2 Крымский мост

Мост – это искусственное сооружение над препятствием, соединяющее между собой две точки. Мост является древнейшим изобретением человечества. Человечество прокладывает мосты над огромными обрывами, реками, озерами и целыми проливами. Крымский мост является одним из представителей данной конструкции.

Хотелось бы отметить, что впервые железнодорожный мост через Керченский пролив был построен во времена Великой Отечественной войны. Этот проект был разработан немецкими захватчиками для того, чтобы проще было передвигаться. Гитлер приказал министру вооружений приступить к созданию проекта. Это активное строительство в 1942 году советские авиации заметили сразу, но им категорически было запрещено бомбить склады немцев [4].

В конце 1990-х годов между российскими и украинскими властями стала обсуждаться тема о строительстве железнодорожного моста. 17 декабря 2013 года было подписано межправительственное соглашение по организации строительства транспортного перехода, это было решено под правительством глав 2-х государств - Владимира Путина и Виктора Януковича. Когда в феврале 2014 года на Украине произошла смена власти, переговоры сошли на «нет», и были прекращены. Этого же года в марте произошло очень важное событие – присоединение Крыма к России. Керченская паромная переправа стала единственным и основным транспортом, который связывал полуостров и материковую часть России. В марте 2014 года Владимир Владимирович Путин поставил задачу о том, что следует построить мост в двух вариантах – для автомобильного транспорта и железнодорожного, который будет проходить через Керченский пролив. Рассматривая это 78 предложение, было принято, что мост должен строиться не в самом узком участке пролива, а от Таманского полуострова к Керчи через остров Тузла [4].

Рисунок 2. Схема строительства транспортного перехода через Керченский пролив

На сегодняшний день мост пролегает над Керчинским проливом и соединяет Керченский и Таманский полуострова через остров Тузла и Тузлинскую косу. На самом деле мост состоит из двух параллельных мостов: железнодорожного и автотранспортного. Автотранспортная часть на сегодняшний день уже достроена, Мостовую часть железнодорожного Крымского моста полностью построили до конца весны 2019 года, а монтаж самих путей завершился к концу лета того же года. Длина моста составляет 19 км, 11,5 из них пройдет по суше, в том числе по Таманскому острову, 7,5 км – над морем, имеется 4 полосы для движения автомобилей. Он считается самым длинным мостом в Европе и России, с актуальным видом Крымского моста можно ознакомиться в приложении 5.

Длина свай моста достигает 105 метров, так как район Керчинского пролива имеет высокую сейсмическую активность, несколько тектонических разломов и здесь дуют сильные ветры. Также на длину свай повлияли грунты. На дне Керчинского пролива имеется толстый слой ила. Фундаменты под автодорогу сформированы из более чем 3000 свай. В фундаментах опор автодорожного моста применены два типа свай: около 500 буронабивных и более 2,5 тыс. трубчатых. Также, из-за высокой сейсмической активности под автодорожной частью переправы установлены шоктрансмиттеры. Шок-трансмиттеры – это устройства для перераспределения внезапных динамических нагрузок, что во время землетрясения защищает пролеты от разрушения, а также они способны смягчить усилие от экстренного торможения транспорта на мосту во время ДТП [1].

С точки зрения строительства были применены многие инновационные для России технологии и решения. Одна из них – это устройство фундаментов опор на сильно неоднородном по длине сооружения грунте, что при использовании свай одинаковой длины приведет к неравномерной осадке сооружения.

Самой крупной металлоконструкцией моста является судоходный пролёт арочного типа. Установка судоходного пролёта выполнялась с помощью понтонной плавучей системы. На эти плавучие опоры погрузили судоходный пролет с берегового стапеля, отбуксировали пролет к месту установки, а после подняли и установили пролет на стационарные опоры Крымского моста. Наиболее сложная и ответственная задачей являлось обеспечение позиционирования плавучей системы в момент передачи массивного пролетного строения со стапеля на систему плавучих опор и подъем пролетного строения с плавучей системы на стационарные опоры Крымского моста. Из-за податливости плавучих опор, при воздействии ветра, течения и волнения система плавучие опоры – пролетное строение совершала колебания, которые могли привести к аварийной ситуации. Уникальность данной морской операции состоит в значительной массе этой системы и большие габаритные размеры. Выбор параметров системы позиционирования и формирование ее состава базировалось на математическом моделировании всех этапов морской операции с помощью специализированного программного комплекса «Anchored Structures» [3], разработанного в Санкт-Петербургском Политехническом Университете. В проектной проработке морской операции по установке пролетных строений Крымского моста это программное средство являлось основным инструментом для анализа поведения комплекса объектов, участвующих в выполнении всех этапов операции и формировании инженерных решений, направленных на обеспечение ее безопасности [8].

Глава 2. Геодинамическое развитие и строение территории

2.1. Геологическое строение полуострова

Крым – уникальный геологический и ландшафтный памятник природы. На его небольшой площади можно наблюдать и изучать большинство геологических объектов и процессов, известных на Земле.

В настоящее время в представлениях о строении Крыма сосуществуют две основные концепции - фиксистская и мобилистская. Согласно фиксистской, главными элементами считаются разноориентированные крутопадающие разломы, сформированные вертикальными движениями блоков земной коры. Это отражено на всех не похожих друг на друга изданных государственных геологических картах Крыма [32].

Структурно-мобилистская концепция наметилась задолго до появления фиксистской в 30–40е годы с выделением в Крыму надвигов (А.С. Моисеев, К.К. Фохт, Г.А. Лычагин и др.). После 40-летнего господства представлений фиксизма, Ю.В. Казанцевым был обоснован существенно иной взгляд на строение полуострова. Структуры Крыма представлялись как серия тектонических пластин, надвинутых с юга на север и сформированных мощным горизонтальным сжатием земной коры.

Надвиговая концепция развивалась в условиях очень резкого оппонирования большинством исследователей. Это позволяло достаточно быстро аргументировать дискуссионные вопросы, корректировать построения и согласовывать разные трактовки мобилистских интерпретаций. Последние, позволили получить существенно новые данные и пересмотреть ранее известные для создания современной сбалансированной геодинамической модели [32].

Крымский полуостров имеет очень сложное геологическое строение, обусловленное его своеобразным тектоническим положением. Горная часть Крыма вместе с Керченским полуостровом входит в состав Альпийской геосинклинальной складчатой области, которая в виде широкого пояса протягивается через всю Южную Европу, охватывая берега Средиземного и Черного морей, и продолжается в Южную Азию.
Горный Крым вместе с Керченским полуостровом представляет одно из окраинных больших антиклинальных поднятий – мегантиклинориев, которые вытянуты вдоль границы этой складчатой области и ограничивающей ее с севера платформы. Подобными же антиклинальными поднятиями является Большой Кавказ, Балканский хребет, Восточные Карпаты и др.

Горный Крым вместе с Керченским полуостровом представляет одно из окраинных больших антиклинальных поднятий — мегантиклинориев, которые вытянуты вдоль границы этой складчатой области и ограничивающей ее с севера платформы. Подобными же антиклинальными поднятиями является Большой Кавказ, Балканский хребет, Восточные Карпаты и др.

Рисунок 3. Схема расположения главных структурных элементов Крыма

Равнинный Крым относится к своеобразной платформенной области, отделяющей альпийские сооружения Горного Крыма от докембрийской, Восточно-Европейской платформы, к которой относится материковая часть Украины. Отличием этой области от древней платформы является более молодой (палеозойский) складчатый фундамент. В пределах равнинного Крыма фундамент находится очень глубоко, а покрывающие его меловые и кайнозойские отложения образуют две системы пологих впадин, разделенных Тарханкутским валом и Новоселовским поднятием вытянутыми широтно. Сходное строение имеет равнинный Северный Кавказ и западное побережье Черного моря, включающее возвышенность Добруджи и Нижнедунайскую низменность. Вместе с равнинным Крымом эти области входят в состав молодой платформы, получившей наименование Скифской плиты. К этой же плите относятся и примыкающие к Крыму мелководные участки дна северо-западной части Черного моря и Азовского моря. Мегантиклинорий Горного Крыма отделен от Скифской плиты системой разломов, расположенных в области предгорий [16].

Предгорные гряды сложены полого наклоненными в сторону равнины слоями меловых, палеогеновых и неогеновых отложений, которые образуют северное крыло мегантиклинория. Перед восточной его часты» вдоль края Скифской плиты расположен глубокий асимметричный Индоло-Кубанский краевой прогиб, охватывающий площадь бассейн» р. Индол, восточного Сиваша, дна южной части Азовского моря и протягивающийся до бассейна низовьев р. Кубани на Кавказе. Этот прогиб заполнен мощной толщей неогеновых отложений.

В строении центральных частей мегантиклинория Горного Крыма принимают участие отложения триасовой и юрской систем, а также нижнемеловые. Среди них можно выделить четыре толщи пород, различающихся по составу, возрасту и условиям залегания: 1) толща чередующихся слоев глинистых пород и песчаников триаса и нижней юры, получившая название таврической серии; 2) толща глинисто-песчаных н вулканических пород средней юры; 3) толща верхнеюрских известняков, глинистых пород и конгломератов; 4) глины, песчаники и известняки нижнего мела. Все эти породы принимают участие в строении целого ряда крупных складчатых структур –антиклинальных поднятий, или антиклинариев, и синклинальных структур – синклинориев. В ядрах антиклинориев выходят породы таврической серии, а синклинальные структуры заполнены верхнеюрскими и нижнемеловыми отложениями.

Центральное место среди этих структур занимают Качинский антиклинорий на северном склоне Главной гряды, а на Южном берегу — Леменско-Ялтинский (Южнобережный) и Туакский антиклинории. Эти поднятия разделены тремя крупными синклинориями: Юго-Западным, Восточнокрымским и Судакским.

Восточная оконечность мегантиклинория расположена в пределах Керченского полуострова, где наблюдается постепенное погружение его ядра в пределах юго-западной равнины и системы облекающих это ядро молодых (неогеновых) складок.
С юга Горный Крым ограничен и обрезан глубокой впадиной, заполненной водами Черного моря. Этот прогиб земной коры представляет совершенно особый элемент тектонической структуры — участок земной поверхности с корой, лишенной гранитного слоя и, следовательно, близкой по своему строению к впадинам океанов.
Как видно, на небольшой площади Крымского полуострова происходит сочленение тектонических областей, совершенно различных по своему строению и истории развития. По существу, мы имеем здесь почти все главные типы структур земной коры: край древней Восточно-Европейской платформы, участок эпипалеозойской Скифской плиты, полосу Альпийской складчатой области, представленной Крымским мегантиклинорием с окаймляющим его Индоло-Кубанским краевым прогибом и, наконец, край глубоководной впадины Черного моря со строением» типичным для впадин внутренних морей, близких по своей природе к океаническим [34].

Активные современные надвиги определяют сейсмичность региона и положение трех субширотных сейсмогенных зон. Главная Южнокрымская зона протягивается широкой 50—100 км полосой от Мраморного и Южноазовского ретронадвигов на севере до Северочерноморского надвига у основания континентального склона. Последний имеет северный наклон под углами 15-40° и расположен в 50 км вдоль южного берега полуострова. По простиранию сейсмогенной зоны, уходящей далее в Предкавказье, выделяются сгущения очагов землетрясений, связанные с поддвигом под Крым разной по строению коры Черного моря. Наиболее крупное из них называется Ялтинской подзоной, которая -28- известна рвоими сильными, до 9 баллов, землетрясениями. Предгорная сейсмогенная зона связана с унаследованными движениями по одноименной мезозойской сутуре. Она выражена рельефом Второй и Третьей гряд гор, послойными и секущими надвигами, палеосейсмодислокациями и очагами землетрясений. Последние также образуют подзоны повышенной сейсмической активности у г. Севастополь и г. Старый Крым. Третья, Северокрымская сейсмогенная зона протягивается 20-40-километровой полосой через весь полуостров в прилегающие акватории. Она связана с унаследованными движениями по позднепалеозойской сутуре и с ретронадвигами от вышеуказанных сейсмогенных зон [34].

Геологическая эволюция Крыма представляется как последовательное причленение к краю крупного палеоконтинента Лавразии-Евразии ряда микроплит и террейнов: Украинии, Скифии и Крымии с закрытием древних океанов: Палеотетиса, Мезотетиса и Паратетиса. Эти процессы определили современное геологическое строение полуострова: накопление различных осадочных пород, проявление разновозрастного магматизма, формирование надвигов, меланжей, олистостром и принадвиговых складок.

2.2. Геологическое строение зоны строительства моста

Акватория Керченского пролива имеет важное хозяйственное, транспортное и стратегическое значение. На протяжении многих тысяч лет пролив служит «мостом» между Таманским и Керченским полуостровами, между Черным морем и Азовским. Керченский пролив характеризуется сложными динамичными геологическими, геоморфологическими, гидрометеорологическими условиями [23].

Керченско-Таманский поперечный прогиб разделяет Горный Крым и Большой Кавказ, а меридионально — впадины Азовского и Черного морей/ Помимо Керченского пролива, прогиб включает в себя западную часть Таманского и восточную часть Керченского полуостровов и прилегающий к ним шельф Черного моря. На востоке Керченско-Таманский поперечный прогиб ограничен Кальмиус-Джигинским крупным меридиональным разломом, отделяющим его от Большого Кавказа, а на западе — Узунларско-Горностаевским, отделяющим его от периклинального погружения Горного Крыма. С севера, со стороны Азовского моря, границей прогиба является СевероТаманская зона положительных структур, расположенная вдоль береговой линии Таманского и Керченского полуостровов и выраженная антиклинальными складками, сгруппированными в две линейные очень узкие параллельные зоны. Она разделяет Индоло-Кубанский и Керченско-Таманский поперечный прогибы.

Керченско-Таманский поперечный прогиб, в общем, представляет собой обширную депрессию с плоским дном и высокими бортами, имеет наложенный характер и сложился как единая структура не ранее олигоцена, т.е. одновременно с началом становления Крымского и Кавказского орогенов и сопровождающего их с севера Индоло-Кубанского прогиба [22].

По условиям залегания стратиграфических комплексов в разрезе Таманско-Керченской складчатой области выделяется пять структурных этажей: неогеновый, майкопский, эоцен-верхнемеловой, нижнемеловой и юрский. Мощность осадочной толщи в пределах рассматриваемой области достигает 10-12 км, схемы тектонического районирования представлены в приложении 1.

Вдоль фронта альпийских складчатых-орогенных сооружений, является наложенным на южную окраину Скифской плиты. Мощность олигоценчетвертичного выполнения прогиба 5-6 км. Прогиб асимметричен. Олигоценнеогеновые отложения южного борта прогиба смяты в принадвиговые линейные и брахиморфные складки, осложненные диапирами и грязевыми вулканами. Чкаловско-Керченский глубинный разлом предопределил развитие и оформление Керченского пролива. Он прослеживается и в домайкопских структурах, осложняет Северо-Таманскую зону поднятий, обусловливает изгиб стратоизогипс и замыкание глубокой части Керченско-Таманского поперечного прогиба.

Четвертичные отложения покрывают акваторию Керченского пролива, его лиманов и бывших заливов, а также слагают террасы, сохранившиеся на отдельных участках побережья пролива и более мелких водоемов. Площади развития морских четвертичных отложений за пределами современной акватории пролива невелики. В целом покров четвертичных образований Керченского пролива имеет незначительную мощность. На севере и юге пролива, в областях развития поперечных порогов, мощность четвертичного чехла осадков не превышает 20-30 м. Центральная часть пролива заполнена четвертичными породами мощностью 50 м и более. Дно Керченского пролива сложено чаудинскими и постчаудинскими отложениями, перекрывающимися 40-60 метровым чехлом древнеэвксинских, карангатских, новоэвксинских и новочерноморских осадков. Последние служат основанием современных образований кос Тузла и Чушка. В литологическом отношении четвертичные отложения весьма разнообразны и представлены глинистыми, песчано-алевритовыми, карбонатными (известняки и мергели) и железистыми отложениям. Характерной особенностью строения четвертичного осадочного чехла является преобладающее горизонтальное или слабо наклонное залегание пластов. В четвертичных отложениях пролива практически никогда не фиксируется складчатость [19].

Морская береговая зона и акватория Керченского пролива являются ареной непрерывно и активно развивающихся эндо- и экзогеодинамических процессов. По существующим представлениям, заложение депрессии Керченского пролива связано с зоной активизации субмеридианального Керченско-Ждановского глубинного (домайкопского) разлома, проявляющегося на поверхности в виде серии мелких дизъюнктивных нарушений, трассирующих зону пролива. Последующие эрозионноденудационные и абразионные процессы, проявившиеся в четвертичное время, привели к расширению и углублению пролива.

Рельеф дна Керченского пролива имеет относительно сложное строение. Поперечный профиль ложа пролива асимметричен, а сам пролив разграничен двумя перемычками на три части. Фарватер прижат к Керченскому побережью, а широкое мелководье оконтуривает его вдоль побережья Таманского полуострова. Восточная часть пролива осложнена протяженными аккумулятивными образованиями: о. Тузла, коса Чушка и многочисленные отмели. Коса Чушка и о. Тузла отделяют от основной части пролива Таманский залив. Морфологию дна Керченского пролива и прибрежной полосы осложняют морские проходные и подводные каналы портов и паромной переправы Крым-Кавказ. Для района Керченского пролива характерными проявлениями современных геологических процессов являются грязевой вулканизм и активные эрозионноаккумулятивные процессы, которые обуславливают изменчивость береговых линий и формирования отмелей [2].

Современное дно Керченского пролива слагают отложения новочерноморского возраста, которые залегают на основной части пролива на более древних четвертичных породах, а в фарватере — на отложениях древнечерноморского горизонта. По литологическому и гранулометрическому составу донные отложения пролива достаточно разнообразны: по периферии пролива расположена полоса песчаных отмелей, местами расчленяемая участками абразивных берегов. Пески слагают о. Тузла, косу Чушка, отдельные отмели. Глубина залегания песков 3-5 м. В более углубленных частях Керченского пролива донные осадки представлены мелкоалевритовыми и алеврито-глинистыми илами [35].

Керченский пролив одна из самых сложных в тектоническом отношении зона. В Крыму с IV в. до н.э. до настоящего времени, за 2500 лет произошло 77 сильных землетрясений. Последнее крупное землетрясение в Крыму произошло в 1927 году, подробно задокументировано, описано в художественных произведениях разных писателей, запечатлено на картинах художников. Катастрофа унесла жизни многих людей, разрушило здания в городах, уничтожило размеренную жизнь курортов. Паника на полуострове после ужасных толчков была столь сильной, что приезжие и некоторые коренные жители бежали с Крыма уверенные, что скоро большие его территории погрузятся в морскую пучину. 9 баллов полуостров пережил тяжело, но восстановился и отстроился [15].

Землетрясениям и оценке сейсмической опасности Керченского полуострова долгое время не уделялось должного внимания. Исследованиями последних лет показано, что отсутствие сейсмостатистики по этому району объясняется не его асейсмичностью, а невозможностью существующей сети станций Крыма регистрировать землетрясения.

К числу общих признаков сейсмичности азовской части Крымско-Черноморского сейсмического региона относятся:

— область сочленения Скифской плиты и керченско-таманской части альпийской складчатой области, имеющих различные прочностные свойства геологической среды и тектонический режим;

— зона активного глубинного Южно-Азовского разлома, которым выражена эта область сочленения;

— парные остаточные изостатические аномалии, одна из которых (отрицательная) находится на территории Азовского моря, а другая (положительпая) охватывает Керченский полуостров и прилегающую с юга часть Черного моря, причем движения в этих областях направлены не на достижение изо-статического равновесия, а наоборот, к увеличению раскомпенсирован-ности, что надо объяснять действием иных глубинных тектонических сил, связанных с эволюцией Альпийского складчатого пояса, в частности с меридиональным сжатием;

— повышенная скорость новейших тектонических движений, достигающая 0,5 мм в год;

— широкое развитие на территории Керченского полуострова и Азовского моря современного грязевого вулканизма. Надо отметить, что он прямо указывает лишь на повышенную тектоническую активность и наличие в глубине повышенного всестороннего давления. Но его действенность в сейсмопрогностическом плане повышается в связи с перманентностью этого процесса от донеотектонического этапа до наших дней [7].

К геофизическим признакам сейсмичности относятся области сопряжения положительных и отрицательных изостатических аномалий. Из частных признаков сейсмичности исследуемой территории можно выделить следующие:

— зона сочленения парных изостатических аномалий, проходящая широкой полосой с юго-востока на северо-запад Керченского полуострова;

— области высоких горизонтальных градиентов силы тяжести. На Керченском полуострове градиентная зона простирается параллельно Парпачскому разлому, располагаясь к югу от него;

— зоны тектонически активных разломов глубокого заложения северо-западного и северо-восточного простирания, рассекающих толщу пород на глубину нескольких километров;

— наличие высокоградиентных зон новейших тектонических движений в области сочленения структур Горного Крыма и Скифской плиты;

— наличие наложенного поперечного меридионального Керченско-Таманского прогиба;

— изгиб простирания Южно-Азовского разлома, где при сдвиговых перемещениях могут возникать зоны концентрации касательных напряжений;

— эпицентры древних землетрясений (2000-1700 л. н.) в Керченском проливе и южной части Азовского моря.

Из перечисленных частных геологических признаков сейсмичности особого внимания заслуживает зона сочленения гравитационных аномалий (так как этот признак является и геофизическим, и геодинамическим) и изгиб простирания Южно-Азовского разлома. Возможно, что в месте изгиба находится ненарушенная область между двумя кулисообразными швами глубинного разлома. В таком случае здесь наиболее вероятно образование нового разрыва и выделение сейсмической энергии [6].

Выполненные геолого-геофизические исследования показали [21] что зона перехода от Западного Кавказа к восточному Крыму характеризуется высоким уровнем современной геологической и сейсмической активности. То есть, периклинальные замыкания складчатых систем Большого Кавказа и Южного Крыма в этом районе нельзя рассматривать как слабоактивные структуры пассивного погружения в недра. С подробными результатами по зоне Керченского пролива можно ознакомиться в приложении 3.

Глава 3. Строительство в сейсмоопасной территории Крымского полуострова

3.1. Грунты и их свойства

При строительстве моста Лабораторные исследования грунтов были выполнены в лаборатории исследования грунтов ООО «ТРАНСГЕОКОМ». Лабораторные исследования свойств грунтов, и обработка результатов анализов осуществлялись согласно ГОСТ 25100-2011, ГОСТ 5180-2015, ГОСТ 12536-2014, ГОСТ 20522- 2012, ГОСТ 12248–2010, ГОСТ 30416–12 и СП 28.13330.2012.

Стратиграфия геологических образований (грунтов) рассматриваемой площадки изысканий представлена отложениями Четвертичной и Неогеновой системы. Неогеновая система на рассматриваемой территории представлена Верхний Миоцен (N1 3), отложениями Сарматского яруса (N1 3 s3) и Мэотического яруса (N1 3 m); средним Плиоценом (N2 2 ), отложениями Куяльницкого яруса (N2 2 kl) и Киммерийского яруса (N2 2 k). Четвертичная система (Q) представлены в пределах верхних и средних подразделений (Q N2 - h). По генетическим признакам среди четвертичных образований на описываемой территории имеют место среднеплейстоценовые эолово-делювиальные отложения (vdQN2 ); верхнеплейстоценовые эоловоделювиальные отложения (vdQN3 ); и современные эоловые отложения (еQh) и техногенные отложения(tQh) [14].

В таблице 1, представленной в приложении 2 перечислены свойства грунтов по выделенным ИГЭ сверху вниз в порядке залегания. Следует отметить, что для различных опор геологические условия различны, что приводит к сложностям как при проектировании, так и при эксплуатации сооружения. Это связано с тем, что Грунты различного состава, структуры и физического состояния по-разному реагируют на динамические воздействия [5], которые возникают при движении автомобилей и сейсмическом воздействии. Со сводной геолого-литологической колонкой грунтов можно ознакомиться в приложении 4.

Наиболее чувствительными к воздействиям, возникающим в условиях застройки, относятся следующие группы грунтов: а) раздельно-зернистые грунты (пески, гравий, галечники, щебень, валуны), находящиеся в недоуплотненном состоянии; б) грунты, имеющие рыхлую, тиксотропную структуру (водонасыщенные рыхлые илы, сапропели, плывуны, разжиженные лессы и т.п.), структурные связи которых легко разрушаются при механических воздействиях; в) скопления продуктов выветривания (осыпи), оползневые и другие неустойчивые породы на склонах. На раздельно-зернистые грунты динамические нагрузки действуют сильнее, чем статические, иногда пески даже при больших статических нагрузках почти не уплотняются, но дают существенную осадку при незначительных динамических воздействиях. Связные грунты, сложенные минералами пластинчато-чешуйчатой формы, более чувствительны к статическим нагрузкам, особенно если достаточно увлажнены, но они мало реагируют на динамические воздействия в связи с наличием коллоидно-кристаллизационных связей между минеральными частицами. В результате испытаний строилась отказограмма для каждой испытуемой сваи и определялась несущая способность свай [12].

3.2. Механизмы строительства и нормативные документы

При строительстве зданий и сооружений для определения мощности сейсмического воздействия используют двенадцати бальную шкалу землетрясений (MSK-64). Районы, с сейсмической активностью менее девяти баллов, входят в список допускаемых к строительству. Сейсмостойкостью называется способность конструкции не разрушаться, не терять устойчивость формы и не опрокидываться при действии на эту конструкцию кроме обычных нагрузок инерционных сил, возникающих при землетрясении [30].

Существующая в настоящее время концепция сейсмической безопасности, положенная в основу сейсмостойкого строительства в пределах сейсмоопасных регионов, имеет целью минимизацию людских и материальных потерь при землетрясениях и в общем виде предусматривает решение общих для всех стран задач и научных направлений. Для Крыма эти проблемы всегда существовали и целями данной концепции в республике являются в сейсмических районах полуострова научное обоснование мероприятий для устойчивого функционирования жилищного фонда, основных объектов и систем жизнеобеспечения, оценка приемлемого уровня сейсмической безопасности и риска в сейсмических районах, разработка стратегии и реальных путей снижения и предотвращения возможного ущерба от сейсмических катастроф. Особое внимание заслуживает концепция экологической безопасности, положенная в основу экологического строительства в пределах рекреационных регионов Полуострова. Экологическое строительство в Крыму – это новый (постиндустриальный) этап развития архитектурностроительной отрасли региона и одновременно — важная составляющая понятия «устойчивое развитие» [31].

Согласно СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах СНиП II-7-81* (актуализированного СНиП II-7-81* "Строительство в сейсмических районах" (СП 14.13330.2011)большие мосты, как правило, следует располагать вне зон тектонических разломов, на участках речных долин с устойчивыми склонами. В сейсмических районах следует применять преимущественно мосты балочной системы с разрезными и неразрезными пролетными строениями. Арочные мосты допускается применять только при наличии скального основания. Пяты сводов и арок следует опирать на массивные опоры и располагать на возможно более низком уровне. При расчетной сейсмичности 9 баллов, что соответствует как раз Крымскому мосту. следует, как правило, применять сборные, сборно-монолитные и монолитные железобетонные конструкции опор, в том числе конструкции из столбов, оболочек и других железобетонных элементов, что и было применено на практике [25].

При расчетной сейсмичности 9 баллов проектами мостов с балочными разрезными пролетными строениями длиной более 18 м следует предусматривать антисейсмические устройства для предотвращения падения пролетных строений с опор, такие констуркции были реализованы. При расчетной сейсмичности 9 баллов размеры подферменной плиты в балочных мостах с разрезными пролетными строениями длиной l > 50 м, как правило, следует назначать такими, чтобы в плане расстояние вдоль оси моста от края площадок для установки опорных частей до граней подферменной плиты было не менее 0,005l. 1. Если грунты немерзлые (умеренный климат Керченского пролива) или используются по принципу II, то следует предусматривать опирание подошвы фундаментов мелкого заложения или нижних концов свай, столбов и оболочек преимущественно на скальные или крупнообломочные грунты, гравелистые плотные пески, глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции. Опирание нижних концов свай, столбов и оболочек на глинистые грунты с показателем консистенции более 0,5 не допускается. При расчетной сейсмичности 9 баллов стойки опорных поперечных рам мостов на нескальных основаниях должны иметь общий фундамент мелкого заложения или опираться на плиту, объединяющую головы всех свай (столбов, оболочек). Подошва фундаментов мелкого заложения должна быть горизонтальной. Фундаменты с уступами допускаются только при скальном основании. Фундаменты и опоры средних и больших мостов допускается проектировать также с вертикальными сваями сечением не менее 600600 мм или диаметром не менее 800 мм независимо от положения плиты ростверка и с вертикальными сваями сечением до 400400 мм или диаметром до 600 мм в случае, если плита ростверка заглубляется в грунт. Расчет мостов с учетом сейсмических воздействий следует выполнить на прочность и устойчивость конструкций, а также и по несущей способности грунтовых оснований фундаментов, такие работы были выполнены на базе МГУ им. Ломоносова совместно с институтом физики земли РАН.

При расчете мостов следует учитывать совместное действие сейсмических, постоянных нагрузок и воздействий, воздействия трения в подвижных опорных частях и нагрузок от подвижного состава. Расчет мостов с учетом сейсмических воздействий следует выполнить как при наличии подвижного состава, так и при отсутствии его на мосту. Крымский мост имеет в своей конструкции подвижной состав, т.е. железную дорогу.

При расчете конструкций мостов на устойчивость и пролетных строений длиной более 18 м на прочность следует учитывать сейсмические нагрузки, вызванные вертикальной и одной из горизонтальных составляющих колебаний грунта, причем сейсмическую нагрузку, вызванную вертикальной составляющей колебаний грунта, следует умножать на коэффициент 0,5. При прочих расчетах конструкций мостов сейсмическую нагрузку, вызванную вертикальной составляющей колебаний грунта, допускается не учитывать.

При расчете оснований фундаментов мелкого заложения по несущей способности и при определении несущей способности свай (по грунту) влияние сейсмических воздействий следует учитывать в соответствии с требованиями СП 22.13330, СП 24.13330 [27, 28].

Рисунок 4. Карта детального сейсмического районирования Крыма по А.А. Никонову

Согласно СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Выбор места перехода, положение сооружения в плане и профиле, разбивку мостов на пролеты следует производить с учетом условий трассирования дороги, принятых градостроительно-планировочных решений, а также опасных геологических процессов, русловых, гидрогеологических, экологических, ландшафтных и других местных условий, влияющих на технико-экономические и эксплуатационные показатели соответствующего участка дороги (линии).Величины напряжений (деформаций), определяемые в элементах конструкций при расчетах сооружений в стадии эксплуатации и при строительстве, а также величины напряжений (деформаций), определяемые расчетами в монтажных элементах или блоках при их изготовлении, транспортировании и монтаже, не должны превышать расчетных сопротивлений (предельных деформаций), установленных в нормах на проектирование соответствующих конструкций мостов [26].

Глава 4. Анализ сейсмичности полуострова Крым

4.1 Исходные данные для анализа

Для изучения сейсмически-опасных зон Крымского региона необходимо изучить землетрясения на данной территории, для это обратимся к каталогу землетрясений в котором собраны данные (база данных) о землетрясениях по всему земному шару.

Рисунок 5. Карта эпицентров землетрясений в районе Крымского полуострова [36]

Для данного исследования конечная выборка составила всего 34 землетрясения, за период с 1.01.1990 по 15.09.2020 годы, крымский регион с Чёрным морем характеризуется как правило невысоким значением магнитуды, в данном случае магнитуда колеблется от 3-6 mb, среднее значение составило 4 mb.

Статистические данные представлены в хронологическом порядке в таблице 1, от более старых к более новым.

Таблица 1. Выборка показателей для исследования

Год

Широта

Долгота

Глубина

Магнитуда

1990

44,87

34,74

33,00

3,9

1990

44,90

34,25

33,00

3,7

1990

44,84

34,75

33,00

4,1

1990

44,71

34,95

25,60

4,6

1991

43,12

31,30

10,00

4,6

1992

45,32

31,05

10,00

3,4

1992

45,34

31,25

33,00

3,6

1992

45,15

31,00

33,00

3,4

1992

45,08

30,91

12,20

3,7

1992

44,66

34,48

33,00

3,3

1993

42,89

31,67

10,00

3,3

1997

43,35

35,89

22,20

4,2

1997

44,83

33,78

57,90

3,7

1998

44,04

33,61

33,00

4,3

1998

44,03

33,62

33,00

4,3

2001

43,09

35,58

10,00

4,6

2001

44,02

34,50

33,00

4,2

2003

45,25

36,40

33,00

3,8

2004

44,87

37,02

40,00

3,2

2005

44,76

35,11

30,20

3,9

2006

44,78

36,99

10,00

3,3

2006

42,65

35,91

10,00

4,6

2007

43,19

36,04

10,00

3,8

2007

44,32

33,03

10,00

3,0

2008

45,36

30,92

10,00

4,9

2008

45,33

31,14

10,00

3,8

2008

45,18

36,49

11,70

3,5

2008

42,84

32,54

18,50

4,0

2009

44,16

34,23

20,10

5,0

2011

43,62

36,23

10,00

6,0

2011

44,89

36,98

26,70

4,4

2014

44,31

34,39

9,87

4,1

2017

44,89

36,91

14,69

4,2

2020

43,84

31,13

10,00

4,4

Выборка, представленная в таблице 1 является полной, но её основе был проведён временной анализ сейсмичности

4.2. Временной анализ сейсмичности

Для анализа сейсмических событий в различные периоды и прогнозной оценки необходимо рассмотреть количество землетрясений при помощи временной составляющий, для этого были составлены временные ряды.

Рисунок 6. Количество событий по Крымскому полуострову и Черноморью в год.

Максимальное количество землетрясений зафиксировано в 1992 году и составило 5 событий. Многие года характеризуются отсутствием сейсмических событий с магнитудой более 2,5 это 1994, 1995, 1996, 1999, 2000, 2002, 2010,2012, 2013, 2015, 2016, 2018, 2019 годы, кроме того данные годы составляют более 50 % выборки, что указывает здесь на не высокую сейсмическую активность относительно других сейсмоопасных регионов планеты. Количество событий в остальные годы варьирует в пределах от 1 до 4.

Рисунок 7. Временной ряд 5-летних сумм

Временной ряд пятилетних сумм показывает два скачка сейсмической активности на данных интервалах. Наблюдается большой скачок в первом временном интервале 1992 год, в котором 11 событий, из которых наибольшее количество приходится на этот же год. Второй скачок фиксируется 2007 году и составляет 10 событий, 4 из которых произошли в 2008 году.

Такие результаты говорят о неоднозначной сейсмичности Крымского региона, но 2 последних интервала указывают на снижение количества землетрясений.

Рисунок 8. Временной ряд 5-летних сумм со скользящим осреднением по 5 годам,

сдвиг 1 год

Временной ряд 5-летних сумм со скользящим осреднением по 5 годам показывает, что максимальное количество событий произошло в период с 2005 по 2010 годы. Минимальные значения наблюдаются с 2014 по 2017 год, это указывает на снижение сейсмической активности в регионе. График распределения демонстрирует что в 1992 был скачок сейсмических событий, затем включительно по 1995 год они пошли наспад. С 1996 по 1998 год наблюдается некоторое увеличение сейсмических событий, затем сразу же наблюдаем второй пик 1999 года, затем уровень сейсмичности стремился к выравниванию с последующим трендом к увеличению, что и наблюдается на третьем пике в 2006, 2007 и последующих годах. Начиная с 2011 года идёт снижение сейсмических событий.

Кроме того, исходя из пиков можно сделать предположение, что в ближайшем будущем ожидается активизация сейсмических процессов.

Рисунок 9. Временной ряд 10-летних сумм со скользящим осреднением по 5 годам,

сдвиг 1 год

Временной ряд 10-летних сумм, показывает, что сейсмические процессы проявляли активность до 2009 года, но неравномерно, после 2009 года наблюдается довольно стремительный спад событий. Первый пик отмечен в 1994 году – 15 событий, что является максимальным значением. Далее наблюдается проявление скачкообразных значений, что указывает на не стабильную сейсмическую активность. Начиная с 1997 наблюдается тренд к увеличению сейсмической активности вплоть до 2009 года. График демонстрирует что с 2003 по 2009 годы достаточно равномерное распределение сейсмических событий, значения которых варьируют в пределах от 13-14 событий, что, в целом исходя из полученных данных о говорит о высокой сейсмической активности в этот период, в данном регионе. Оценивая ситуацию и давая прогнозную оценку, можно говорить о том (рис. 9), что наблюдается интенсивное снижение сейсмических процессов, происходит так называемое затухание.

При выдвижении предположений о сейсмичности в Крымском регионе, необходимо учесть тот факт, что эта зона не входит в число самых активных и сейсмоопасных зон мира. Кроме того, до сих пор не утихают споры о геологическом происхождении Крымского полуострова, возникают новые предположения к примеру, о возрасте той же Таврической серии, однозначно можно утверждать одно сейсмоопасные геологические процессы в регионе идут до сих пор.

Для прогнозной оценки необходимо сопоставить два графика временных лет (рис. 8, 9), на которых мы видим неопределённую обстановку. В общем виде можно говорить о снижении сейсмических процессов на Крымском полуострове и в Чёрном море, прилегающем к нему. Вероятней всего в ближайшее время мы не будем наблюдать стремительное повышение сейсмической активности, но исходя из графика 5-летних сумм очевидно, что в ближайшие годы ожидается небольшой подъём сейсмической активности, следом за которым на графике возможно отобразится новый пик. Возможность возникновения сильных землетрясений нельзя исключать, особенно в Керченском проливе.

4.3. Сейсмичность Керченского пролива

В Керченском проливе наблюдаются довольно активные сейсмические процессы, в этой зоне неблагоприятное геологическое строение (в частности литология) для строительства моста (Глава 2.2), ситуация осложняется сложными грунтами (Глава 3.1). В связи с этим представляется важным и необходимым рассмотреть подробнее количество сейсмических событий в районе пролегания моста. На рисунке 10 хорошо отображены эпицентры сейсмических событий близ моста и те события которые могут сказаться на нём.

Рисунок 10. Карта эпицентров землетрясении в районе строительства Крымского моста [36]

На рисунке отображено 13 землетрясений, которые тем или иным образом повлияли на зону пролегания моста в настоящий момент, это составляет 44,2 % от всех землетрясений за 20летний период. Магнитуда событий варьируется от 3.2 – 4.8 mb. Рассмотрим каждое из них наиболее подробно от более старых к более новым.

1. В 1992 году произошло землетрясение в открытых водах Чёрного моря, приуроченных к Кавказскому региону (Время: 1992-08-27 08:49:13 (UTC) Расположение 44,463 ° с. Ш. 37,326 ° в. Глубина 19,8 км) с магнитудой 4,8 mb.

2. В 1995 году на юго-западе России в Краснодарском крае, недалеко от Майкопа (Время 1995-09-07 10:38:07 (UTC) Расположение 45,216 ° с. Ш. 37,223 ° в. Глубина 33,0 км) магнитуда 4,5 mb.

3. В 1998 году в водах Чёрного моря между Анапой и Новоросийском (Время 1998-06-21 12:47:50 (UTC) Расположение 44,853 ° с. Ш. 37,138 ° в Глубина 33,0 км) магнитуда 3,7 mb.

4. 18 января 2003 года в Республике Крым, Керченский пролив напрямую в зоне пролегания на тот момент будущего моста (18 января 2003 г., 10:18:13 (UTC) Расположение 45,245 ° с. Ш. 36,403 ° в. Глубина 33,0 км) магнитуда 3,8 mb.

5. В 2004 году в Кавказком регионе, в водах моря, практически перпендикулярно Витязеву (Время 2004-10-18 23:15:25 (UTC) Расположение 44,871 ° с. Ш. 37,022 ° в Глубина 40,0 км). магнитуда 3,2 mb.

6. В 2005 году в отдалении от Анапы, в открытом море (Время2005-03-13 01:31:18 (UTC) Расположение 44,910 ° с. Ш. 37,254 ° в. Глубина 10.0 км) магнитуда 4,4 mb.

7. В 2005 году в Темрюкском заливе, неподалеку от посёлка Голубицкая в море (Время 2005-09-21 19:08:02 (UTC) Расположение 45,351 ° с. Ш. 37,326 ° в. Глубина 35,0 км) магнитуда 4,0 mb.

8. В 2006 г. в Республике Крым, в водах моря на участке, приближенном к Керченскому проливу (Время 2006-03-30 21:37:23 (UTC) Расположение 44,775 ° с. Ш. 36,987 ° в. Глубина 10.0 км) магнитуда 3,3 mb.

9. В 2007 году в море между Витязево и Анапой (Время 2007-10-05 23:17:53 (UTC) Расположение 44,940 ° с. Ш. 37,168 ° в. Глубина 10.0 км) магнитуда 4,4 mb.

10. В 2008 году в Республике Крым, в зоне постройки моста (Время 2008-07-24 14:14:09 (UTC) Расположение 45,179 ° с. Ш. 36,487 ° в. Глубина 11,7 км) магнитуда 3,5 mb.

11. В 2011 году в Республике Крым в водах моря приближенных к Таманскому полуострову (Время 2011-11-29 02:17:41 (UTC) Расположение 44,887 ° с. Ш. 36,980 ° в. Глубина 26,7 км) магнитуда 4,4 mb.

12. В 2017 году в водах Чёрного моря Республики Крым на приближении к Витязево (Время 2011-11-29 02:17:41 (UTC) Расположение 44,887 ° с. Ш. 36,980 ° в. Глубина 26,7 км) магнитуда 4,2 mb.

13. В 2020 году в 16 км к западу от Анапы в Чёрном море (Время 2020-03-15 05:36:00 (UTC) Расположение 44,877 ° с. Ш. 37,114 ° в. Глубина 37.9 км) магнитуда 4,3 mb.

Описанные землетрясения показывают сложившуюся обстановку. Многие эпицентры землетрясений пролегают максимально близко к зоне постройки моста или же непосредственно в ней, что тем или иным образом может сказаться негативно в будущем. Из представленных сейсмических событий особого внимания заслуживают землетрясении произошедшие в 1995, 2003, 2007, 2008, 2011 и 2017 годах т.к. именно эти зарегистрированные процессы оказали большое влияние на тектонику участка конструкций моста. За 20летний период произошедших событий самым сильным и оказывающим существенное влияние можем считать землетрясение 1995 года с магнитудой 4,5 и землетрясение 2011 года с магнитудой 4,4.

Считается, что самым сильным в районе строительства Крымского моста было Пантикапейское землетрясение в 63 году до нашей эры. Датировка и локализация основывается на фрагменте в сочинении «История против язычников» христианского апологета V века Павла Орозия: «… внезапно случилось столь сильное землетрясение, что за ним последовали ужасные разрушения городов и полей». «Одно из величайших землетрясений, когда-либо описанных» за два века до Орозия упомянул и римский историк Дион Кассий.

В нашей эре в акватории Керченского пролива, по мнению ученых, вероятно, произошли еще два мощных сейсмических события – в VI и в X веках. Эти выводы сделаны в первую очередь на основании археологических данных. Сейчас уровень сейсмической активности в Керченско-Таманском регионе низкий. За время инструментальных измерений – более 40 лет (с конца 1960-х по нынешний день) – здесь регистрировалось только несколько слабых сейсмических событий магнитудой не более 4,0. Данных о сильных землетрясениях нет и за предыдущие 150 лет. Последнее сильное землетрясение из самых близких к Керченско-Таманскому региону – это парное ялтинское событие 1927 года с магнитудой 6,7 [10].

Землетрясения в 9 баллов в Керченском проливе всё-таки возможны, но потенциально, теоретически. В процессе точных инженерных изысканий специалисты выполнили сейсмическое микрорайонирование, что и позволило принять решение о строительстве моста под сейсмическое воздействие интенсивностью в 9 баллов, что в дальнейшим позволит избежать катастроф.

Выводы

1. Основная часть землетрясений Крымского полуострова относится к прошлым геологическим эпохам. Крымский полуостров сформировался в сложных геологических условиях, исследования которых происходят до сих пор. Существует несколько основных теорий строения и формирования региона, среди которых более гармоничной и новой можно считать теорию Юдина В.В.

2. Геологическое строение Керченского пролива и приуроченных к нему Таманского и Керченского полуострова можно считать также весьма сложным и разнообразным. Особого внимания заслуживают грунты данного участка (пески, глины), т.к. они не пригодны для строительства и при постройке и проектирование требуют сложных инженерных конструкций, что и было осуществлено при строительстве Крымского моста.

3. Сейсмичность данного региона неоднозначна, в ходе исследования наблюдались проявления как значительных, так и незначительных сейсмических событий. Оценивая ситуацию и давая прогнозную оценку, можно говорить о том, что на территории Крыма наблюдается интенсивное снижение сейсмических процессов, происходит так называемое затухание, но данное утверждение не относится к Керченскому проливу, скорее к зоне ЮБК.

4. Керченский пролив является весьма опасным сейсмическим участком, магнитуда землетрясений за последние 20 лет варьируется от 3.2 – 4.8 mb. 6 эпицентров землетрясений приурочены к месту постройки Крымского моста, что опять же указывает на сложную сейсмическую ситуацию в зоне моста и на необходимость объективных и здравых конструктивных решений для длительной эксплуатации объекта. Говоря о прогнозной оценке можно утверждать, что в ближайшее время не ожидается резкого всплеска количества землетрясений, а также землетрясений с высокой магнитудой.

Заключение

C древнейших времен человечество пытается понять природу сейсмичности. Сегодня наука о землетрясениях располагает обширной библиографией, систематизирующей как результаты эмпирических наблюдений, так и попытки теоретического осмысления сейсмического процесса. Анализ сейсмичности той или иной территории в значительной степени облегчает понимание геодинамических процессов, происходящих в недрах региона [29].

Крымский полуостров расположен в зоне 5-8 бальной сейсмичности. Землетрясения активностью в 6 баллов происходят с периодичностью примерно 50 лет, 7 баллов - 100-200 лет, 8 баллов - 500 лет. Между Ялтой и Судаком не чаще одного раза в 1000 лет могут происходить землетрясения в 9 баллов.

В Крыму преобладают глины и суглинки, они относятся к пучинистым грунтам. Это не идеальная почва для строительства. Подобные грунты обладают свойством накапливать воду, при замерзании накопленная вода расширяется и грунт поднимается, что может привести к разрушениям конструкций [11].

Небольшие, за последние годы редко происходящие ощутимые землетрясения в Крыму способствовали забвению опасности вероятных сильных местных землетрясений на полуострове и создали иллюзию монотонно-слабой и незначительной сейсмичности региона вообще. В действительности же процессы, связанные с изменением тектониче­ских напряжений и накоплением потенциальной энергии упругих дефор­маций на участке земной коры крымского региона, несомненно сущест­вуют, и проблема их всестороннего исследования является актуальной. Особого внимания в связи с этим требуют инженерно-сейсмологиче­ские задачи и вопросы антисейсмической прочности возводимых в Крыму многочисленных зданий и сооружений, а особенно в Керченском проливе.

Список литературы

1. Атабиева М.М., Баттаев Ш.А.А., Джанкулаев А.А. Особенности конструкций Крымского моста // Вопросы науки и образования. – 2018. – № 29 (41). – С. 123-125.

2. Багрий И., Почтаренко В., Аксьом С., Шехунова С., Знаменская Особенности литодинамических процессов и вещественного состава донных отложений в прибрежной части о. Коса Тузла // Геолог Украины. Вып. №1-2 . – 2008. – С. 99-110.

3. Большев А.С., Фролов С.А., Кутейников М.А. Математическое моделирование поведения морских плавучих объектов в программном комплексе «Anchored Structures» // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. – 2013. – № 36. – С. 68-90.

4. Галушко И.Г., Стройнова Д.А. История создания Крымского моста // Вестник современных исследований. – 2018. – № 12.3 (27). – С. 77-78

5. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. – Введ. 2013-01-01. – М.: Стандартинформ, 2018. – 42 с.

6. Деренюк Д.Н. Геологические признаки сейсмичности юго-западной части Азовского моря и Керченского полуострова // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. – 2006. – № 1 (3). – С. 118-124.

7. Деренюк Д. Н. Пасынков А. А. Методика и результаты морфоструктурных исследований Азово-Черноморского бассейна на основе компьютерной обработки данных батиметрии // Збірник наукових праць Українського державного геологорозвідувального інституту. – 2004. – № 2. – С. 137-141.

8. Киселев Н.А., Большев А.С. Использование программного комплекса "anchored structures" при проектировании морской операции по установке пролетных строений крымского моста // В сборнике: Неделя науки СПбПУ. Материалы научной конференции с международным участием. – 2018. – С. 38-41.

9. Кульчицкий В.Е., Пустовитенко Б.Г., Свидлова В.С. Об искажении координат гипоцентров местных землетрясений при некорректном использовании экспериментальных данных о кинематических параметрах сейсмических волн // В сборнике: Землетрясения Северной Евразии. – 2017. – С. 477-494.

10. Крыминформ. Сейсмошок. На что способен Крымский мост [Электронный ресурс]. – URL: http://www.c-inform.info/interviews/id/263 Режим доступа: свободный. Дата обращения: 19.10.2020.

11. Крым.ру. Землетрясения в Крыму: их история, природа и возможность возникновения [Электронный ресурс]. – URL: http://www.qrim.ru/pages/prokrym/?id=721 Режим доступа: свободный. Дата обращения: 26.11.2020.

12. Лазарев А.Н., Матвеев С.А., Мартынов Е.А., Крыжановский Г.А. Результаты динамических испытаний грунтов основания крымского моста металлическими сваями // В сборнике: Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации. Сборник материалов III Международной научно-практической конференции. – 2019. – С. 239-242.

13. Лузан, А.Г. Система активной защиты Крымского моста // ВКС. – 2018. – №1 (94). – С.32-40.

14. Министерство транспорта российской федерации. Технические средства обеспечения транспортной безопасности при строительстве железнодорожных подходов к транспортному переходу через Керченский пролив. ПРОЕКТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ. [Электронный ресурс]. – URL: file:///C:/Users/user/Downloads/%D0%A0%D0%B0%D0%B7%D0%B4%D0%B5%D0%BB%20%D0%9F%D0%94%20%E2%84%961_%D0%A7%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C%204%20%D0%9A%D0%BD%D0%B8%D0%B3%D0%B0%202.1.pdf Режим доступа: свободный. Дата обращения: 5.10.2020.

15. Мост в Россию. Полуостров Крым относится к сейсмологически опасным регионам мира [Электронный ресурс]. – URL: http://kerch-most.ru/poluostrov-krym-otnositsya-k-sejsmologicheski-opasnym-regionam-mira.html Режим доступа: свободный. Дата обращения: 15.11.2020.

16. Муратов М. В Руководство по учебной геологической практике в Крыму», Т. II. – М.: Недра, Москва, 1973 – 192 с.

17. МЧС России. Главное управление по Республике Крым.Характеристика субъекта [Электронный ресурс]. – URL:https://82.mchs.gov.ru/glavnoe-upravlenie/harakteristika-subekta# Режим доступа: свободный. Дата обращения: 15.11.2020.

18. Овсюченко А.Н., Корженков А.М., Ларьков А.С., Рогожин Е.А., Мараханов А.В. // Оценка сейсмической опасности низкоактивных областей на примере Керченско-Таманского региона Наука и технологические разработки. – 2017. – Т. 96. – № 1. С. 5-18.

19. Пасынков А.А. К вопросу о литодинамических процессах в Керченском проливе и районе острова коса Тузла // Геология и полезные ископаемые мирового океана. Вып. №2. – 2005. – С. 120-126.

20. Постоянное представительство Республики Крым при президенте РФ. Краткая географическая характеристика республики Крым [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ppcrimea.ru/index.php/ru/home/geografiya-kryma Режим доступа: свободный. Дата обращения: 15.11.2020.

21. Рогожин Е.А., Горбатиков А.В., Овсюченко А.Н. Активные разломы и глубинное строение зоны Керченского пролива // Геология и геофизика Юга России. – 2015. – № 1. – С. 65-68.

22. Семиколенных Д.В., Янина Т.А., Арсланов Х.А. Палеогеография керченского пролива в позднем плейстоцене-голоцене // В сборнике: Комплексные исследования Мирового океана. материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых. –2017. – С. 521-523.

23. Семиколенных Д.В., Янина Т.А., Игнатов Е.И., Сорокин В.М., Лукша В.Л. Палеогеография керченского пролива в позднем плейстоцене - голоцене (по данным малакофаунистического анализа) // В сборнике: Современные подходы к изучению экологических проблем в физической и социально-экономической географии. X Международная молодёжная школа-конференция. Институт географии РАН. – 2017. – С. 147-154.

24. Скворцов С.Д. Особенности проектирования сооружений в сейсмоопасных регионах // Современные научные исследования и разработки. – 2018. – Т. 2. – № 11 (28). –

С. 645-647

25. СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81* (с Изменением N 1). Дата введения 2018-11-25. [Электронный ресурс]. – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200111003 Режим доступа: свободный. Дата обращения: 01.12.2020.

26. СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84* (с Изменениями N 1, 2).Дата введения 2011-05-20 [Электронный ресурс]. – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200084849 Режим доступа: свободный. Дата обращения: 02.12.2020.

27. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* (с Изменениями N 1, 2, 3)Дата введения 2017-07-01 [Электронный ресурс]. – URL: http://docs.cntd.ru/document/456054206Режим доступа: свободный. Дата обращения: 02.12.2020.

28. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 (с Опечаткой, с Изменениями N 1, 2, 3) Дата введения 2011-05-20 [Электронный ресурс]. – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200084538 Режим доступа: свободный. Дата обращения: 03.12.2020.

29. Стаховский И.Р. Что такое сейсмичность? // Пространство и Время. – 2017. – № 2-3-4. – С. 237-252.

30. Ухов С.Б. Механика грунтов, основания и фундаменты. - Москва. ACB, 2012. –226 с.

31. Федоркин С.И. О направлениях развития строительства Республики Крым // Экономика строительства и природопользования. – 2016. – № 1. – С. 3-6.

31. Центр по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям МГУ. Землетрясения [Электронный ресурс]. – URL: https://www.msu.ru/info/struct/gochs-mgu/docs/chs-zm.pdf Режим доступа: свободный. Дата обращения: 20.11.2020.

32. Юдин В.В. Геология Крыма на основе геодинамики. – Сыктывкар, 2000. – 43 с.

33. Юдин В.В. Геологическое строение Крыма на основе актуалистической геодинамики. // Приложение к научно-практическому, дискуссионно-аналитическому сборнику “Вопросы развития Крыма”. Симферополь, Комитет по науке и региональному развитию при Совмине АРК, Крымская АН, 2001. – 46 с.

34. Юдин В.В. Новая модель геологического строения Крыма // Природа. – 1994. –№ 6. – С. 28-31.

35. Шнюкова Е.Ф Геология шельфа УССР. Керченский пролив. – Киев: Наук. думка, 1981. – 160 с.

36. Search Earthquake Catalog. [Электронныйресурс]. – URL: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 14.12.2020.

Приложения

Приложение 1. Схемы тектонического районирования региона

Рисунок1. Схема тектонического районирования Восточно-Черноморского региона

Рисунок 2. Схема тектонического районирования Азовско-Черноморского бассейна

Приложение 2. Грунты и их свойства

Таблица 1. Виды грунтов по ГОСТ 25100-2011

Приложение 3. Профилирование микросейсмическим зондированием Керченского пролива

Рисунок 3. Расчистка обнажения

 

Рисунок 3. Документация обнажения, представленного на рисунке 3.

Рисунок 4. Положение профилей ММЗ в районе Керченского пролива на геологической карте

Приложение 4. Показатели грунтов в зоне строительства моста

Рисунок 4. Результаты геоизысканий грунтов, проектная документация

Приложение 5. Фотографические изображения Крымского моста (сентябрь, 2020)

Рисунок 5. Крымский мост. Опора и защита от навалов судов

Рисунок 6. Подмостовой габарит (35 м)

Рисунок 7. Судоходная арка. Портрет строителя с котом и собакой

Рисунок 7. Арка Крымского моста (высота 45 м), вид с Керченского пролива

Рисунок 8. Крымский мост, вид с акватории

Рисунок 9. Крымский мост, вид с Керченского полуострова

Просмотров работы: 81