Способ оценки степени изменения под воздействием сейсмической волны состояния многокомпонентного грунтового массива

Способ оценки степени изменения под воздействием сейсмической волны состояния многокомпонентного грунтового массива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: сейсмология, защита от сейсмического воздействия зданий и технологических конструкций. Сущность изобретения: в грунтовом массиве устраивают сейсмическую преграду со стенками с расстоянием между ними RQ. Оценка степени изменения массива дается выражениями с использованием критериального параметра А и текущего среднего расстояния между стенками сейсмозащитной преграды, 3 ил.

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 V 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4840072/25 (22) 19;06.90 (46) 28.02.93. Бюл. N. 8 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Центр", (72) Д.И.Шурша и О.В.Кантур (56) Прикладная механика и техническая физика. 1984, М 5, с. 137 — 142, Ляхов Г;М. Волны в грунтах и пористых многокомпонентных средах. M.: Наука, 1982, с. 55-57.

Изобретение относится к области сейсмологии, а именно к способу оценки степени изменения состояния многокомпонентного грунтового Массива под воздействием сейсмической волны и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например, при расчетах эффективности защиты зданий или технологических конструкций сейсмозащитными преградами в виде полостей различных форм и размеров.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение информативности способа оценки степени изменения под воздействием сейсмической волны состояния многокомпонентного грунтового массива.

На фиг,1-3 представлены различные варианты форм сейсмозащитной преграды в грунтовом массиве, выполненной в виде цилиндра (фиг,1), усеченной пирамиды (фиг.2) или произвольного вида (фиг.3), Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Определяют. длину L,, Ы, 1798750 Al (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СЕЙСМИЧЕСКОЙ

ВОЛНЫ СОСТОЯНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ГРУНТОВОГО МАССИВА (57) Использование: сейсмология, защита от сейсмического воздействия зданий и технологических конструкций. Сущность изобре тения: в грунтовом массиве устраивают сейсмическую преграду со стенками с расстоянием между ними Ro. Оценка степени изменения массива дается выражениями с использованием критериального параметра

А и текущего среднего расстояния между стенками сейсмозащитной преграды, 3 ил. ширину D и глубину Н грунтового массива 1, содержащего сейсмозащитную преграду 2.

Затем по результатам нескольких измерений, при разных значениях глубины H грун- 2 тового массива, определяют расстояния Ri между стенками сейсмозащитной преграды. Используя результаты измерений, рассчитывают исходное среднее расстояние Ro между стенками сейсмозащитной преграды по зависимости: я (Л

Ro= (5} С) где N — число измерений. После этого определяют объем грунтового массива V и объе- ъ мы, занимаемые грунтом Ч, и сейсмозащитной преградой V>. Затем по зависимостям

% /г а>,аг =—

V V (6) рассчитывают обьемное содержание сейсмопреграды а1 и грунта аг . Далее определяют веЛичины плотности грунта р, 1798750 скорости С распространения упругой волны в грунте, величину исходного давления Ро, Плотность грунта и скорость прохождения упругой волны в грунте могут определяться либо при лабораторных испь1таниях образцов, либо иэ таблиц физико-механических характеристик грунтов. Значение Ро может быть взято равным либо. атмосферному давлению, либо нулю, Затем задают величины приращения времени (dt), за которое состояние грунтового массива под действием сейсмической волны изменится, производной по времени от объемной деформации ь грунтового массива и производят расчет численным методом, например Рунге-Кутта, критериального параметра А и текущего значения давления грунтового массива P no зависимостям (2), (3). После этого по зависимости (4) рассчитывают величину текущего среднего расстояния R между стенками сейсмозащитной преграды. По найденным значениям Р, А, R производят оценку степени изменения состояния грунтового массива под воздействием сейсмической волны, при этом о полном разрушении сейсмозащитной преграды судят по отрицательному знаку критериального параметра А, а об отсутствии полного разрушения судят по его положительному знаку.

Ниже приводится пример конкретной реализации с особа.

Предполо>ким, требуется рассчитать эффективность защиты конструкции, фундамент которой разрушается при давлении не менее 50 МПа, сейсмозащитной преградой в форме усеченной пирамиды (см. фиг.2) высотой Н = 0,8 м и с площадями оснований

S = 0,64 м, S > = 0,32 м, при действии сейсмической волны. Пусть грунтовый массив ймеет длину L = 1 м, глубину Н = 1 м, ширину 0=

= 1 м. В результате шести измерений были получены следующие значения расстояний между стенками сейсмозащитной преграды

В1= В2=08м, R3= Я4=06м, В5= 06=04 м, Тогда исходное среднее расстояние В> будет равно 0,6 м.. Рассчитав объемы, занимаемые сейсмозащитной преградой и грунтом, по зависимостям (6) рассчитаем объемные со держания компонентов а1 ==0,5, и = 0,5. . Плотность грунта />= 1700 кг/м .и ско рость распространения в нем упругих волн с = 500 м/с были взяты иэ таблиц. Величину приращения времени, зэ которое состояние грунтового массива под действием сейсмической волны изменится, примем равным 1 с, величину производной по времени от объемной деформации грунтового массива я =

=0,1 1/с, начальные значения текущего давления Ро и текущей обьемной деформации е грунтового массива равным нулю и

0,15 соответственно.

Расчет параметров А и Р, наряду с р. с, е характеризущих состояние грунтового массива, проведем численным методом

Рунге-Кутта второго порядка, Начальное значение производной по времени от текущего давления возьмем равным нулю.

На первой итерации: А = 0,7, Р = О, На

10 второйитерации: А=0,8, P =42,5МПа. Тогда текущее среднее расстояние между стенками сейсмозащитной преграды будет равно

0,54 м.

Рассчитанные величины критериального параметра А, текущего давления Р и текущего среднего расстояния между стенками сейсмозащитной преграды составляют 0,8, 42,5 МПа, 0,54 м соответственно. При рассматриваемых скорости деформирования грунтового массива и времени действия сейсмической волны текущее среднее расстояние ме>кду стенками сейсмоэащитной преграды уменьшится на 10%, но полного разрушения сейсмозащитной преграды не и ро из ойдет. Для зэ щиты к он струк ций от воздействия сейсмической волны, вызывающей в грунтовом массиве деформации со скоростью я = 0,1 1/с рассматриваемая сейсмозащитная преграда пригодна: фунда30 мент конструкции не разрушится, Сопоставительный анализ известного и . предлагаемого способов оценки степени изменения под воздействием сейсмической волны состояния многокомпонентного грунтового масслва показывает, что последний из них обладает более широкими возможностями и характеризуется более высокой (-7-10%) точностью и информативностью результатовв расчета.

Формула изобретения

Способ оценки степени изменения под воздействием сейсмической волны состояния мйогокомпонентного грунтового массива, .включающий определение исходных

45 параметров грунта: а — текущая объемная деформация грунтового массива;

Р— текущее давление грунтового масси50 ва,Па;

n0 — исходйое давление грунтового массива, Па; 3

p — плотность грунта, кг/м;

С вЂ” скорость распространения упругой волны в грунте, м.с;

- Е- производная по времени от текущей обьемной деформации грунтового массива;

Р— производная по времени от текущего давления грунтового массива;

1798750

Щ

10 рСR.

R R А1/2

Фиг.1

Фиг.2

Фиг.3

Составитель А.Шурша

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М.Керецман

Редактор Н.Козлова

Заказ 771 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 а1 — объемное содержание компоненты в грунтовом массиве; а2 - объемное содержание грунта в грунтовом массиве и оценку его состояния по результатам расчета производной по . времени от текущего давления грунтового массива, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и повышения информативности при установке в грунтовом массиве сейсмозащитной преграды со стенками, измеряют среднее расстояние между стенками R<, а степень разрушения оценивают с учетом критериального параметра А и текущего среднего расстояния между стенками сейсмозащитной преграды R и производной по времени

5 от текущего давления грунтового массива епо формулам

А=1(я+ P Р )+1; р