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 оценку 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 исследуемого и эталонного грунтов, определение частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и приращения балльности и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта (патент РФ, 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 искусственным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров колебаний исследуемого и эталонного грунтов, определение частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и приращение балльности, и суждение по значениям приращения балльности о степени сейсмического эффекта, частоту колебаний определяют путем деления спектра горизонтальных колебаний на спектр вертикальных колебаний исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний, а приращения балльности определяют из соотношения:

где (f_(H/V)i)₁ - частота колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_(H/V)i)₂ - частота колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_(H/V)o)₁ - частота колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f _(H/V)o)₂ - частота колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц.

В основе способа лежит явление тензочувствительности, характеризующей изменение физических свойств горных пород, обусловленное изменением напряженного состояния и установленное повышение надежности и достоверности определения частоты колебаний грунтов путем деления спектра горизонтальных колебаний на спектр вертикальных колебаний.

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.

В пределах каждого участка располагают искусственный источник (например, СИ-32, ГСК-6, СВ-10/100 и т.д.) и производят стандартное воздействие в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.

Определяют частоты колебаний грунтов путем деления спектра горизонтальных колебаний на спектр вертикальных колебаний исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний.

Определяют приращения балльности из соотношения:

где (f_(H/V)i)₁ частота колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_(H/V)i)₂ - частота колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_(H/V)o)₁ - частота колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_(H/V)o)₂ - частота колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
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 СИ-32 (энергия воздействия 50 кДж) 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, и определялись преобладающие частоты колебаний исследуемых и эталонных грунтов.

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 нелинейности в грунтах на расстояниях, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний, позволяет непосредственно оценивать и контролировать степень нелинейности в грунтах и связь их с сейсмическими свойствами в виде приращения балльности на выделенных участках по величине изменения частоты колебаний грунтов в связи с изменением напряженного состояния грунтов.

Использование: область инженерной сейсмологии, а именно способы оценки интенсивности с учетом свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Сущность: в грунте искусственным источником производят возбуждение сейсмических колебаний, регистрируют их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, строят спектры колебаний грунтов. Определяют частоту колебаний путем деления спектра горизонтальных колебаний на спектр вертикальных колебаний исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний. Определяют приращения балльности из соотношения: где (f_(н/v)i)₁ - частота колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц; (f_(н/v)i)₂ - частота колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц; (f_(н/v)о)₁ - частота колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц; (f_(н/v)о)₂ - частота колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц. По значениям приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта. Технический результат: повышение надежности и точности за счет контроля за вкладом в результирующее грунтовое движение нелинейных явлений. 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 исследуемого и эталонного грунтов, определение частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и приращений балльности и суждение по значениям приращения балльности о степени сейсмического эффекта, отличающийся тем, что частоту колебаний определяют путем деления спектра горизонтальных колебаний на спектр вертикальных колебаний исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, меньшем и большем длины волны сейсмических колебаний, а приращения балльности определяют из соотношения

где (f_(H/V)i)₁ - частота колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_(H/V)i)₂ - частота колебаний эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_(H/V)0)₁ - частота колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, меньшем длины волны сейсмических колебаний, Гц;
(f_(H/V)0)₂ - частота колебаний исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, Гц.