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, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров колебаний [2]
Недостатком способа является низкая надежность и точность за счет отсутствия контроля за степенью неупругого поведения грунтов, слагающих исследуемую грунтовую толщу, что весьма важно для оценки ее физического состояния или сейсмических свойств и связанных с особенностями поглощения и нелинейности в грунтах на расстояниях, большем и меньшем длины волны сейсмических колебаний.

Техническая задача изобретения повышение надежности и точности за счет контроля за вкладом в результирующее движение грунта неупругих явлений.

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, определяют площадки спектров колебаний исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстояниях, большем или меньшем длины волны сейсмических колебаний, и рассчитывают неупругие приращения балльности из соотношения:

где
(S_pi)₁ площадь спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_pi)₂ площадь спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_po)₁ площадь спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_po)₂ площадь спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м,
и по значениям неупругих 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 сейсмический вибрационный источник и производят стандартное воздействие в виде "свип-сигнала", представляющего плавно увеличивающееся колебание источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см, что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.

Производят регистрацию колебаний и построение спектров колебаний. Определяют площади реальных спектров колебаний исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстояниях, большем или меньшем длины волны сейсмических колебаний.

Определяют неупругие приращения балльности из соотношения:

где
(S_pi)₁ площадь спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_pi)₂ площадь спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_po)₁ площадь спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_po)₂ площадь спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м,
и по значениям неупругих 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 и определялись площади спектров колебаний грунтов, расположенных на расстоянии, большем и меньшем длины волны сейсмических колебаний. 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 при землетрясениях, причем сопоставление показателей "поглощение-нелинейность" в грунтах на расстояниях меньших и больших длины волны сейсмических колебаний, непосредственно оценивать и контролировать степень неупругости в грунтах и их связь с 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, производят построение спектров колебаний и определяют площади спектров колебаний исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, большем и меньшем длины волны сейсмических колебаний. Рассчитывают неупругие приращения балльности из соотношения:
ΔI = 2,4lg(S_pi)₁(S_po)₂/(S_pi)₂(S_po)₁
где (S_p i)₁ - площадь спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_p i)₂ - площадь спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_p o)₁ - площадь спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м;
(S_p o)₂ - площадь спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м. По значением 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 определяют площади спектров колебаний исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстояниях, большем и меньшем длины волны сейсмических колебаний, и рассчитывают неупругие приращения балльности из соотношения

где (S_p i)₁ площадь спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м²;
(S_p i)₂ площадь спектра колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м²;
(S_p o)₁ площадь спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, м²;
(S_p o)₂ площадь спектра колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, м²,
и по значениям неупругих приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.