Способ сейсмического микрорайонирования

Способ сейсмического микрорайонирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: инженерная сейсмология , оценка сейсмических свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Сущность изобретения: способ сейсмического микрорайонирования заключается в возбуждении сейсмических колебаний грунтов источником, регистрации их сейсмопрйёмниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определяющих значения скоростей поперечных волн и частот их колебаний . Источник обеспечивает напряжения в грунте не менее 5 кг/см2 с видимой частотой колебаний не выше 10 Гц, являющейся величиной , обратной средневзвешенному периоду . 1 ил.. :

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G .01 V 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (I t);.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

0 8lg Vзз f8ý

VSU fSU

1 (21) 4919320/25 (22) 18.03.91 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта (72) А.В.Николаев и В.Б.Заалишвили (73) Институт физики Земли им. О,Ю.Шмидта (56) 1. Медведев С.В. Инженерная сейсмология. Гсстройиздат. 1963.

2. Максимов А.Б. Метод сейсмических жесткостей в микрорайонировании. — В сб.

Сейсмическое микрорайонирование, вып. 1, Душанбе, 1973, с. 27-56. (54) СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОГО МИКРО.РАЙОНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к ийженерной сейсмологии, точнее к способам оценки возможных сотрясений с учетом свойств грунтов, слагающих площадку строительства.

Известен способ сейсмического микрорайонированйя, основанный йа учете сейсмической жесткости грунтов и уровня грунтовых вод (1), Способ позволяет получать приращения балльности для грунтов с различными физико-механическими свойствами и степенью обводненности. К его недостаткам следует отнестй недостаточность физического обоснования в форме корреляциойных соотношений между физико-механическими характеристиками грунта и сейсмическим эффектом землетрясений и взрывов на нем, а также недостаточный учет степени обводненности грунтов, что проявляется в необходимости применения специальных поправок, учитывающих,, ЯХ„„1787276 А3.2 (57) Использование: инженерная сейсмология, оценка сейсмических свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Сущность изобретения: способ сейсмического микрорайойирования заключается в возбуждении сейсмических колебаний грунтов источником, регистрации их сейсмоприемниками, расположеннйми на участках с различными инжейерно-геологическими . условиями, определяющих значения скоро- . стей поперечных волн и частот их колебаййй. Источник обеспечивает напряжения в грунте не менее 5 кг/cM с видимой частотой колебаний не выше 10 Гц, являющейся ве-. личиной, обратной средневзвешенному периоду. 1 ил. обводненность грунтов и зависящих от свойств грунта.

Наиболее близкой к предлагаемому является способ сейсмического микрорайонирования, основанный на использовании эмпйрического соотношения для приращения балльности где Vs — скорости поперечнйх волн;

f> — преобладающие частоты колебаний.

Здесь индексы "з" и "и" соответственно относятся к эталонному и исследованйому грунтам. Особенностью способа, отличающего его от, является автоматический. учет обводнейности грунтов.

К недостаткам способа следует отнести то; что он рассчитан в предположениях ли1787276 нейной упругости грунтов, в то время как при сильных сейсмических воздействиях в поведении грунта отчетливо проявляются нелинейные процессы, Следствием нелинейной упругости реальных грунтов является зависимость структуры волнового .поля, возбуждаемого сейсмическим источником от мощности источника. В случае действия импульсного источника это проявляется в зависимости частот fs> и fs> от амплитуды силы. Как следствие этого, приращение балльности для сильного воздействия на грунте, обладающем сильно выраженной нелинейной упругостью, оказывается больше, чем для слабого воздействия, так как преобладаю. щие частоты поперечной волны при сильном воздействии ниже, чем при слабом воздействии, Цель изобретения — повышение надежности и точности за счет более полного учета нелинейных свойств грунтов, Для этого по способу сейсмического микрорайонирования, заключающемуся в возбуждении сейсмических колебаний ис. точником, регистрации их сейсмоприемниками, расположенными с различными инжейерно-геологическими условиями, определении скорости поперечных сейсмиче-, ских волн и периодов их колебаний и оценке

"на основе этих характеристик приращения

: сейсмической интенсивности, сейсмические колебания возбуждают с использованием мощного импульсного источника, обеспечивающего напряжения в грунте не менее 1 кг/см .

Способ основан на контроле изменения спектрального состава колебаний в зависимости от интенсивности воздействия, при этом поведение грунтов наиболее приближено к реальным условиям сильного сейсмического воздействия при напряжениях не менее 5 кг/см .

При этом вследствие возникновения больших деформаций вблизи)сейсмического источника в грунте возникают огчетливые нелинейные эффекты, проявляющиеся в виде расширения спектра излучаемой поперечной волны преимущественно в низкочастотную область, На чертеже приведены типичные спектральные кривые в зависимости от интенсивности воздействия. Источник импульсного типа СИ вЂ” 32 с регулировкой силы воздействия.

Как видно из графиков, увеличение силы воздействия ведет к преимущественному росту энергии импульса на низких частотах и, следовательно, к смещению преобладающей частоты колебаний в сторону

20 низких частот. Эта закономерность четко выражена на рыхлых грунтах при увеличении силы до 5 кг/см, на скальных грунтах

2 изменение формы спектра при изменении силы воздействия выражено слабо. Причина в том, что рыхлые грунты обладают более сильными нелинейными свойствами, поэтому они должны испытываться нагрузками, соответствующими интенсивным сейсмическим колебаниям, которые могут возникнуть и ри сильном землетрясении.

Способ выполняется в следующей последовательности операций.

На площадке сейсмического микрорайонирования известным способом производятся инженерно-геологические исследования, на основании чего выделяются участки с различными инженерно-геологическими условиями. После этого в пунктах регистрации в пределах каждого из выделенных участков располагаются идентичные сейсмические каналы, включающие сейсмоприемники и регистратор. Далее на фиксированном расстоянии от каждого из

25 пунктов регистрации располагается сейсмический источник и производятся стандартные воздействия разной силы. При этом необходимо, чтобы при слабом воздействии . источник развивал вблизи себя напряжения

30. в грунте не более 0,1 кг/см, а при сильном воздействии — не менее 5 кг/см в диапазо, не частот в полосе от 3 до 30 Гц. В последнем случае искусственное сейсмическое воздействие будет наиболее близко имити35 ровать воздействие от достаточно интенсивных землетрясений, Известным способом производится регистрация колебаний. При обработке определяются скорости поперечных волн и видимые частоты их

40 колебаний. При этом в качестве величины, представляющей частоты, используется ве-. личина, обратная средневзвешенному периоду, т.е. fce = 1/Тсв, где Тсв = g А)Т)/

/, Ai, Аь Т) — соответственно амплитуда и 45 период l-го участка спектра в полосе частот от 3 до 30 Гц. Экспериментальные исследования показали,.что величина Tcs более устойчиво и надежно описывает особенности сейсмических свойств исследуемых грун50 тов.

Далее по известной формуле (1) определяются приращения балльности на каждом из участков исследований: Л )) для слабого воздействия и Ь !г для сильного воздейст55 вия. Приращение балльности Л .)2учитывает проявление нелинейных эффектов, и является более точным, чем приращение балльности Ь ), получаемое при использовании маломощных источников.

1787276

1-:

Ф ж

Яч о

0 20 40 60

0 20 40 60 частота,Гц частота, Гц

В тех случаях, когда "ейсмическое микрорайонирование было проведено с использованием маломощных источников, необходимо ввести поправку за нелинейные свойства грунта, равную Ь !2 — Л 1>. 5

Для этого следует провести дополнительные исследования на типовых грунтах по описанной методике.

Пример осуществления способа.

На территории г.Гори были проведены 10 геолого-геофизические работы rio сейсмическому микрорайонированию. В качестве источника сейсмических колебаний использовались удары железной кувалды массой 8 кг по металлическому диску размером 8 см 15 и импульсный источник СИ вЂ” 32. При этом в окрестности источника СИ-32 напряжения . в упругой волне превышали 5 кг/см . По

2 полученным записям определялись известным способом величины амплитуд и средне- 20 взвешенных периодов.

Преимущества способа заключаются в том, что интенсивности.и периоды возбуж даемых колебаний близки к соответствую.. щим величинам при землетрясениях, а 25 также к более устойчивой величине Т 8, по которой рассчитывают приращение сейсмической интенсивности и частотные свойства .. грунтовой толщи в основании зданий и сооружений., 30

Полученные с использованием источника СИ-32 значения приращения балльности оказались на лесовых суглинках в среднем на 0,4 балла больше, чем при использовании ударов кувалды.

Формула изобретения

Способ сейсмического микрорайонирования, заключающийся в возбуждении сейсмических колебаний невзрывным импульсчым источником. развивающим напряжение в грунте не менее 0,1 кг/см, рег гистрации их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определении значения скоростей поперечных волн, частотных характеристик зарегистрированных колебаний и оценке на основе этих характеристик приращения балльности

Л l1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности за счет более полного учета нелинейных свойств грунта, дополнительно возбуждают сейсмические колебания использованием невзрыв- ного. импульсного источника, обеспечиваюшего напряжения в грунте не менее 5 кг/ м, при этом в качестве величины, характерйзующей частотную характери-. стику колебаний, используют величину, обратную средневзвешенному. периоду, в полосе частот 0,3 — 30 Гц, определяют приращение балльности Л 4 для дополнительного возбуждения и вводят величину Л Jz- Л 1 в качестве поправки за нелинейные эффекты в полученные ранее данные наблюдений, использовавшие маломощный сейсмический источник,