СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОГО МИКРОРАЙОНИРОВАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к области инженерной сейсмологии, а именно, к способам оценки интенсивности сотрясений с учетом свойств грунтов, слагающих площадку строительства.

Известен способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний невзрывным маломощным импульсным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определение значения скоростей поперечных волн, плотностей соответствующих грунтов и оценка на основе этих характеристик приращения балльности [1]
Недостатком способа является низкая надежность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному, является способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником и регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями [2]
Недостатком способа является низкая надежность и точность за счет отсутствия контроля за степенью нелинейного поведения грунтов, слагающих исследуемую грунтовую толщу, что весьма важно для оценки ее физического состояния и сейсмических свойств, связанных с особенностями степени проявления нелинейности в грунтах при интенсивных воздействиях.

Техническая задача изобретения повышение надежности и точности за счет контроля за вкладом в результирующее грунтовое движение явлений нелинейности
Для достижения поставленной технической задачи в способе сейсмического микрорайонирования, включающем возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником и регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, измеряют углы наклона земной поверхности исследуемого и эталонного грунтов в области, примыкающей к вибрационному источнику, и определяют нелинейные приращения балльности из соотношения

где
θ₁ угол наклона земной поверхности исследуемого грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан;
θ₂ угол наклона земной поверхности эталонного грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан,
и по значениям нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.

В основе способа лежит нелинейный эффект в виде возникновения постоянной составляющей поля смещений в зоне больших волновых деформаций. Нелинейная связь напряжения и деформации рыхлого грунта обуславливает неодинаковое искажение фаз сжатия и растяжения, увеличение фазы разряжения, приводящее при работе вибратора на земной поверхности к преобладающему движению грунта вверх.

Способ сейсмического микрорайонирования осуществляется следующим образом.

На территории, подлежащей сейсмическому микрорайонированию, производят инженерно-геологические исследования, на основании которых выделяются типичные участки с различными инженерно-геологическими условиями. После этого, в пределах выделенных участков располагают идентичные или оттарированные наклономеры.

На фиксированном расстоянии от каждого из пунктов регистрации располагают сейсмический вибрационный источник и производят им стандартное воздействие в виде монохроматического сигнала в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см, что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.

Измеряют углы наклона земной поверхности исследуемого и эталонного грунтов в области, примыкающей к источнику.

Определяют нелинейные приращения балльности из соотношения:

где
θ₁ угол наклона земной поверхности исследуемого грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан;
θ₂ угол наклона земной поверхности эталонного грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан,
и по значениям нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.

Пример осуществления способа сейсмического микрорайонирования.

На территории г. Гори были проведены геолого-геофизические работы, по оценке сейсмической опасности грунтов, слагающих основные зоны города с проявленной интенсивностью сейсмического воздействия.

В качестве источника сейсмических колебаний использовался источник СВ-10/100 с рабочей полосой частот 4-100 Гц. При этом, в пределах длины волны сейсмических колебаний напряжения в грунте, обусловленные упругой волной, превышают 5 кг/см. С помощью пузырьковых наклономеров измерялись углы наклона земной поверхности. Время воздействия составляло t 20 с; монохроматическое воздействие при максимальном воздействии характеризовалось силой воздействия 100 кН.

В таблице N 1 приведен расчет приращения балльности грунтов территории г.Гори.

В таблице 2 приведены расчеты приращения балльности грунтов территории г.Гори по известным и предлагаемым способам.

Преимущества способа сейсмического микрорайонирования заключаются в том, что интенсивности возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам землетрясений, причем сопоставление введенных показателей нелинейности позволяет непосредственно оценивать и контролировать степень нелинейных явлений в грунте и связь их с сейсмическими свойствами в виде приращения балльности на выделенных участках по величине углов наклона земной поверхности на стандартное вибрационное воздействие.

Использование: область инженерной сейсмологии, а именно способы оценки интенсивности сотрясений с учетом свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Сущность изобретения: в грунте вибрационным источником производят возбуждение сейсмических колебаний, регистрируют их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, измеряют углы наклона земной поверхности в области, примыкающей к вибрационному источнику. Приращения балльности определяют из соотношения:
,
где θ₁ - угол наклона земной поверхности исследуемого грунта, примыкающей к вибрационному источнику длины сейсмических волн исследуемого грунта, радиан, θ₂ - угол наклона земной поверхности эталонного грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан. По значениям нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта. 2 табл.

Способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником и регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, отличающийся тем, что измеряют угол наклона земной поверхности иследуемого и эталонного грунтов в области, примыкающей к вибрационному источнику, и определяют нелинейные приращения балльности из соотношения

где θ₁ угол наклона земной поверхности исследуемого грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан;
θ₂ угол наклона земной поверхности эталонного грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан,
и по значениям нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.