СПОСОБ СЕЙСМИЧЕСКОГО МИКРОРАЙОНИРОВАНИЯ Российский патент 2001 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 в грунте вибрационным источником и регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров сейсмических колебаний соответствующих грунтов и оценка на основе этих характеристик приращения балльности. (патент РФ по заявке N 5018124/25(065239) приоритет 1991, кл.G 01 V 1/00, 1995).

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 искусственным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров колебаний, определение средневзвешенной частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и приращений балльности и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта (патент РФ N 1787276, кл. G 01 V 1/00, 1993).

Недостатком способа является низкая надежность и точность из-за отсутствия контроля за степенью нелинейного поведения грунтов, слагающих грунтовую толщу, что весьма важно для оценки их физического состояния или сейсмических свойств, обусловленных особенностями нелинейных явлений в грунтах при интенсивных сейсмических воздействиях.

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

Для достижения поставленной технической задачи в способе сейсмического микрорайонирования, включающем возбуждение сейсмических колебаний в грунте источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определение средневзвешенной частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и приращений балльности, и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта, определяют пиковые ускорения и длительности колебаний исследуемого и эталонного грунтов, а приращения балльности определяют из соотношения

где t_i - длительность колебаний эталонного грунта, с;
f_свi1- средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта, Гц;
а_i - пиковое ускорение колебаний эталонного грунта, м/с²;
t₀ - длительность колебаний исследуемого грунта, с;
f_св0 - средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
а₀- пиковое ускорение колебаний исследуемого грунта, м/с².

В основе способа лежит установленная методами многовариантного статистического анализа инструментальных записей сильных землетрясений зависимость волнового поля сейсмических воздействий от грунтовых условий регистрации и характеристик сейсмического воздействия. Нелинейная связь напряжения и деформации рыхлого грунта обуславливает неодинаковое искажение фаз сжатия и растяжения, увеличение фазы разрежения в более "слабых" грунтах, приводящее к зависимости динамических показателей движения грунта от энергии воздействия.

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 сейсмоприемники.

Регистрируют стандартное воздействие в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.

Измеряют пиковые ускорения и длительности колебаний, строят спектры колебаний, определяют средневзвешенные частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов.

Определяют приращения балльности из соотношения

где tⁱ - длительность колебаний эталонного грунта, с;
f_свi1 средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта, Гц;
а_i - пиковое ускорение колебаний эталонного грунта, м/с²;
t₀ - длительность колебаний исследуемого грунта, с;
f_св0 - средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
a₀ - пиковое ускорение колебаний исследуемого грунта, м/с²;
и по значениям 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 создаваемого напряжения использовался импульсный невзрывной источник со стандартным воздействием в виде импульса в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.

В таблице 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 предложенного способа сейсмического микрорайонирования заключаются в том, что интенсивности возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам при землетрясениях, причем сопоставление показателей движения грунтов позволяет непосредственно оценивать и контролировать степень нелинейности в грунтах и связь их с сейсмическими свойствами в виде изменения приращения балльности на выделенных участках, обусловленного изменением напряженного состояния грунтов.

Использование: в области инженерной сейсмологии, а именно для оценки интенсивности сейсмических колебаний с учетом свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Способ направлен на повышение надежности оценок и снижение затрат. Сущность изобретения: в грунте искусственным источником производят возбуждение сейсмических колебаний, регистрируют их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями. Измеряют пиковые ускорения и длительности колебаний, строят спектры колебаний, определяют средневзвешенные частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и определяют приращения балльности. 2 табл.

Способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте искусственным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров колебаний, определение средневзвешенной частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и приращений балльности и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта, отличающийся тем, что определяют пиковые ускорения и длительности колебаний исследуемого и эталонного грунтов, а приращения балльности определяют из соотношения:

где t_i - длительность колебаний эталонного грунта, с;
f_свi1 - средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта, Гц;
a_i - пиковое ускорение колебаний эталонного грунта, м/с²;
t_o - длительность колебаний исследуемого грунта, с;
f_свО - средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
а_o - пиковое ускорение колебаний исследуемого грунта, м/с².