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 импульсным источником, обеспечивающим напряжение в грунте не менее 5 кг/см², 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]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров колебаний и определение нелинейно-упругих приращений балльности [2]
Недостатком способа является недостаточная надежность и точность за счет отсутствия контроля за степенью нелинейно-упругого поведения грунтов, слагающих исследуемую грунтовую толщу, что весьма важно для оценки ее физического состояния или сейсмических свойств и связанных с особенностями поглощения в скальных грунтах встречающихся неточностях. Площадь спектра, являясь интегральным показателем одновременного воздействия явлений поглощения и нелинейности носит в некотором смысле абстрактный, отвлеченный характер.

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

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, построение спектров колебаний и определение нелинейно-упругих приращений балльности, измеряют максимальные амплитуды спектров и их средневзвешенные частоты исследуемого и эталонного грунтов, а нелинейно-упругие приращения балльности определяют из соотношения:

где A_i максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, м;
A_o максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, м;
f_свi средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, м;
f_свo средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта, Гц,
и по значениям нелинейно-упругих приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.

Способ сейсмического микрорайонирования осуществляется следующим образом.

На территории, подлежащей сейсмическому микрорайонированию, производятся 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 сейсмической вибрационный источник и производят стандартное воздействие в виде "свип-сигнала", представляющего плавно увеличивающееся колебание источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.

Производят регистрацию колебаний и построение спектров колебаний. Измеряют максимальные амплитуды спектра и их средневзвешенные частоты исследуемого и эталонного грунтов. Определяют нелинейно-упругие приращения балльности из соотношения:

где A_i максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, м;
A_o максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, м;
f_свi средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, м;
f_свo средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта,
и по значениям нелинейно-упругих приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.

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 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 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 грунтах и связь с их сейсмическими свойствами в виде приращения балльности на выделенных участках по реакции грунтов на стандартное вибрационное воздействие.

Способ сейсмического микрорайонирования. 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, определяют нелинейно-упругие приращения балльности из соотношения:
ΔI = 3lgA_i• f_свi / A_o• f_свo,
где A_i - максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, A_о - максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, f_с в i - средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, f_с в о - средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта и по значениям нелинейно-упругих 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, построение спектров колебаний и определение нелинейно-упругих приращений балльности, отличающийся тем, что измеряют максимальные амплитуды спектров и их средневзвешенные частоты исследуемого и эталонного грунта, а нелинейно-упругие приращения балльности определяют из соотношения

где А_i максимальная амплитуда спектра колебаний исследуемого грунта, м;
А_о максимальная амплитуда спектра колебаний эталонного грунта, м;
f_c в i средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
F_с в о средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта, Гц,
и по значениям нелинейно-упругих приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.