Cracking the secrets to earthquake safety, one shake simulation at a time

Для повышения сейсмостойкости зданий и инфраструктуры критически важно понимать, как сейсмическая активность влияет на различные сооружения. Два крупных исследовательских проекта намерены закрыть пробелы в знаниях, предоставив ресурсы для изучения землетрясений во всех масштабах — от зарождения сейсмических волн в разломе до взаимодействия сотрясающегося грунта с отдельными конструкциями на поверхности.

Первый проект — это экспериментальный комплекс Large-Scale Laminar Soil Box System для натурных исследований влияния грунта на поведение сооружения во время землетрясения. Эта крупнейшая в США установка, созданная в результате сотрудничества Университета Невады в Рино и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, представляет собой почтовый контейнер грузоподъемностью 350 тонн, смонтированный на гидравлическом основании, способном создавать вибрацию с усилием до 1,25 миллиона фунтов. Контейнер высотой 4,6 м и шириной 6,5 м состоит из 19 слоев (ламелей), которые могут двигаться относительно друг друга, как в реальном грунте. Торжественный запуск комплекса запланирован на 15 сентября в Университете Невады.

Данные, полученные на этой установке, будут использоваться в другом проекте — EQSIM. Это совместная работа ученых из лабораторий Беркли и Лоуренса в Ливерморе, а также Университета Невады, направленная на создание реалистичных, детальных симуляций землетрясений на суперкомпьютерах Министерства энергетики США (DOE).

«Эти проекты синергетичны. Система с почтовым ящиком помогает нам понять и усовершенствовать моделирование сложного взаимодействия грунта и сооружения. Наша цель — создавать реалистичные модели конкретных сценариев и добавлять их в наши существующие крупномасштабные симуляции», — пояснил Дэвид МакКаллен, старший научный сотрудник Berkeley Lab и руководитель EQSIM. — «Мы хотим моделировать всю цепочку: от разрыва в разломе через грунт до сооружения, чтобы увидеть, как отреагируют здания и инфраструктура во всем регионе».

Исследования на новом комплексе станут ресурсом не только для ученых DOE, но и для академических и промышленных специалистов. Команда EQSIM уже использует суперкомпьютеры Summit и Perlmutter для создания детальных моделей, например, землетрясения магнитудой 7 на разломе Хейворд в районе залива Сан-Франциско. Вскоре они приступят к работе на новейшем экзафлопсном суперкомпьютере Frontier, что позволит интегрировать данные о поведении грунта из экспериментов в крупномасштабные симуляции. Результаты моделирования будут публиковаться в открытом доступе через базу данных Тихоокеанского центра инженерных исследований землетрясений (PEER).