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, определение значения скоростей поперечных волн, плотностей соответствующих грунтов и оценке на основе этих характеристик приращения балльности (патент РФ, 1787276 кл. G 01 V 1/00, 1993).

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, определение параметров исследуемого и эталонного грунтов, построение спектров колебаний, определение приращений балльности и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта (см. патент РФ N 2099751, кл. G 01 V 1/00, 1998).

Недостатком способа является низкая надежность и точность из-за отсутствия контроля за точностью определения частоты колебаний, исследуемой грунтовой толщи, 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, определение параметров исследуемого и эталонного грунтов, построение спектров колебаний, определение приращений балльности и суждение по значениям приращения балльности о степени сейсмического эффекта, в качестве одного из параметров исследуемого и эталонного грунтов используют частоту колебаний грунтов, определяемую из соотношения:


где f_(H/V)i - частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
[S(ω)_i]_H - спектр сейсмических, горизонтально ориентированных колебаний исследуемого грунта, м/с³;
[S(ω)_i]_V - спектр сейсмических, вертикально ориентированных колебаний исследуемого грунта, м/с³;
f_(H/V)0 - частота колебаний эталонного грунта, Гц;
[S(ω)₀]_H - спектр сейсмических, горизонтально ориентированных колебаний эталонного грунта, м/с³;
[S(ω)₀]_V - спектр сейсмических, вертикально ориентированных колебаний эталонного грунта, м/с³.

В основе способа лежит повышение надежности и достоверности определения приращения балльности из-за учета частоты колебаний грунтов, определяемой 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 параметры исследуемого и эталонного грунтов, строят спектры колебаний грунтов, определяют частоты колебаний и приращения балльности исследуемых и эталонных грунтов.

Определяют частоты колебаний грунтов из соотношения:


где f_(H/V)i - частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
[S(ω)_i]_H - спектр сейсмических, горизонтально ориентированных колебаний исследуемого грунта, м/с³;
[S(ω)_i]_V - спектр сейсмических, вертикально ориентированных колебаний исследуемого грунта, м/с³;
f_(H/V)0 - частота колебаний эталонного грунта, Гц;
[S(ω)₀]_H - спектр сейсмических, горизонтально ориентированных колебаний эталонного грунта, м/с³;
[S(ω)₀]_V - спектр сейсмических, вертикально ориентированных колебаний эталонного грунта, м/с³.

и по значениям приращений балльности, соответствующих частотам колебаний грунтов, 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, определялись параметры исследуемого и эталонного грунтов, строились спектры колебаний. Определялась 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.

На чертеже приведена зависимость приращения балльности от частоты колебаний.

Преимущества предложенного способа сейсмического микрорайонирования заключаются в том, что интенсивности возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам при землетрясениях, причем сопоставление частоты сейсмических колебаний грунтов позволяет непосредственно оценивать и контролировать степень нелинейности в грунтах и связь их с сейсмическими свойствами в виде вариаций приращений балльности на выделенных участках в зависимости от частоты колебаний грунтов в связи с изменением напряженного состояния грунтов.

Использование: инженерная сейсмология, 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. Определяют параметры исследуемого и эталонного грунтов, строят спектры колебаний, определяют приращения балльности и судят по значениям нелинейных приращений балльности о степени сейсмического эффекта. В качестве одного из параметров исследуемого и эталонного грунтов используют частоту колебаний исследуемого и эталонного грунтов, определяемую из соотношения:

где f_(H/V)i - частота колебаний исследуемого грунта, Гц; [S(ω)_i]_H - спектр сейсмических, горизонтально ориентированных колебаний исследуемого грунта, м/с³; [S(ω)_i]_V - спектр сейсмических, вертикально ориентированных колебаний исследуемого грунта, м/с³; f_(H/V)o - частота колебаний эталонного грунта, Гц; [S(ω)_o]_H - спектр сейсмических, горизонтально ориентированных колебаний эталонного грунта, м/c³; [S(ω)_o]_V - спектр сейсмических, вертикально ориентированных колебаний эталонного грунта, м/с³. 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. 1 ил., 2 табл.

Способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте искусственным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определение параметров исследуемого и эталонного грунтов, построение спектров колебаний, определение приращений балльности и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта, отличающийся тем, что в качестве одного из параметров исследуемого и эталонного грунтов используют частоту колебаний исследуемого и эталонного грунтов, определяемую из соотношения


где f_(H/V)i - частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
[S(ω)_i]_H - спектр сейсмических, горизонтально ориентированных колебаний исследуемого грунта, м/с³;
[S(ω)_i]_V - спектр сейсмических, вертикально ориентированных колебаний исследуемого грунта, м/с³;
f_(H/V)0 - частота колебаний эталонного грунта, Гц;
[S(ω)₀]_H - спектр сейсмических, горизонтально ориентированных колебаний эталонного грунта, м/с³;
[S(ω)₀]_V - спектр сейсмических, вертикально ориентированных колебаний эталонного грунта, м/с³.