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 оценку 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 возбуждения сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями и построение спектров колебаний [2]
Недостатком способа является низкая надежность и точность из-за отсутствия контроля за степенью нелинейности и неупругости грунтов, слагающих исследуемую толщу, что весьма важно для оценки ее физического состояния или сейсмических свойств.

Техническая задача изобретения повышение надежности и точности за счет контроля за вкладом в результирующее грунтовое движение явлений нелинейности и неупругости.

Для достижения поставленной технической задачи в способе сейсмического микрорайонирования, включающем возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями и построение спектров колебаний, измеряют максимальные амплитуды спектров колебаний и их средневзвешенные частоты исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний, определяют нелинейно-упругие приращения балльности из соотношения:

где
(A_i)₁- максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(A_i)₂ максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(A_o)₁ максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(A_o)₂ максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(f_свi)₁ средневзвешенная частота спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_свi)₂ средневзвешенная частота спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии большем блины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_сво)₁ средневзвешенная частота спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_сво)₂ средневзвешенная частота спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии большем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
и по значениям нелинейно-неупругих приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.

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 сейсмические каналы, включающие сейсмоприемники и регистратор.

На фиксированном расстоянии от каждого из пунктов регистрации располагают сейсмический вибрационный источник и производят стандартное воздействие в виде "свип-сигнала", представляющего плавно увеличивающееся колебание источника, созданного в грунте напряжения не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.

Производят регистрацию колебаний и построение спектров колебаний. Измеряют максимальные амплитуды спектров и их средневзвешенные частоты исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний. Определяют нелинейно-неупругие приращения балльности из соотношения:

где
(A_i)₁ максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(A_i)₂ максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(A_o)₁ максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(A_o)₂ максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(f_свi)₁ средневзвешенная частота спектра колебаний исследуемого грунта, находящихся на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_свi)₂ средневзвешенная частота спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_сво)₁ средневзвешенная частота спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_сво)₂ средневзвешенная частота спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц.

Пример осуществления способа сейсмического микрорайонирования.

На территории г. Кутаиси были проведены геолого-геофизические работы по сейсмическому микрорайонированию. В качестве источника сейсмических колебаний использовался вибрационный источник СВ-10/100 с рабочей полосой частот 4-100 Гц. При этом в окрестности источника напряжения в грунте, обусловленные упругой волной превышают 5 кг/см². Упрощенной обработкой сейсмограмм "свип-сигналов" рассчитывались виброспектры колебаний, пики и средневзвешенные частоты спектров колебаний грунтов. Время воздействия составляло t 12 с, "свип-сигнал" в пределах частот 4-100 Гц характеризовался силой воздействия 100 кН.

В таблице 1 приведен расчет приращения балльности грунтов территории г. Кутаиси.

В таблице 2 приведены расчеты приращения балльности грунтов территории г.Кутаиси по известным и предложенному способу.

Преимуществом способа сейсмического микрорайонирования заключаются в том, что интенсивности возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам землетрясений, причем сопоставление введенных показателей нелинейности на расстояниях, большем и меньшем длины волны сейсмических колебаний, позволяет оценивать и контролировать степень нелинейных и неупругих явлений в грунтах и связь с их сейсмическими свойствами в виде приращения балльности на выделенных участках по реакции грунтов 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 и производят построение спектров колебаний. Измеряют максимальные амплитуды спектров и их средневзвешенные частоты исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстояниях, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний, определяют нелинейно-неупругие приращения балльности из соотношения:
ΔI = 3,3lg(A_if_свi)₁(A_of_сво)₂/(A_if_свi)₂(A_of_сво)₁
где (A_i)₁ - максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии меньшем длины волны сейсмических колебаний, м; (A_i)₂ - максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м; (A_o)₁ - максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м; (A_o)₂ - максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии большем длины волны сейсмических колебаний, м; (f_С Б i)₁ - средневзвешенная частота спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц; (f_С В i)₂ - средневзвешенная частота спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии большем длины волны сейсмических колебаний, Гц; (f_С В о)₁ - средневзвешенная частота спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц; (f_С В о)₂ - средневзвешенная частота спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц, и по значениям нелинейно-неупругих приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта, 2 табл.

Способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, и построение спектров колебаний, отличающийся тем, что измеряют максимальные амплитуды спектров колебаний и их средневзвешенные частоты исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний, и определяют нелинейно-неупругие приращения балльности из соотношения

где (A_i)₁ максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(A_i)₂ максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(A₀)₁ максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(А₀)₂ максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(f_c в i)₁ средневзвешенная частота спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_c в i)₂ средневзвешенная частота спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_с в о)₁ средневзвешенная частота спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_с в о)₂ средневзвешенная частота спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц,
и по значениям нелинейно-неупругих приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.