Экран для защиты зданий и сооружений от сейсмических воздействий Советский патент 1991 года по МПК E02D31/08 E02D27/34 

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям экранов для защиты фундаментов и надземных частей зданий, сооружений от воздействия сейсмических колебаний.

Цель изобретения - повышение гашения колебаний в скальных грунтах.

На фиг.1 изображен предлагаемый экран, вид в плане; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.З - то же, на участке размещения контрольных скважин.

Экран состоит из скважин 1 внутреннего ряда и скважин 2 внешнего ряда, расположенных в шахматном порядке по контуру здания, сооружения 3 на некотором от них расстоянии. Скважины могут быть полыми либо заполненными материалом 4, поглощающим сейсмическое колебание. Тонкие грунтовые перемычки 5 между скважинами выполняют роль гибких связей, над некоторыми скважинами размещены колпаки 6.

Шаг между скважинами внутреннего и внешнего ряда составляет 1,2-2 диаметра

скважины с размерами перемычек между скважинами внутреннего и наружного рядов 0,2-0,44 диаметра. Глубину экрана оп- оеделяют по формуле

h KxH,

где Н - глубина размещения гипоцентра;

К - коэффициент, определяемый соотv I +Ь

ношением К -- , L + + b

-I - расстояние от скважин до здания, сооружения;

b -длина (ширина) здания, сооружения;

L - расстояние от скважины до эпицентра, при этом глубина экрана должна быть не менее глубины заложения фундаментов

В качестве материалов, заполняющих скважины, могут быть использованы известные поглощающие колебания материалы, например вода, плотность которой значительно менее плотности скального грунта, а также шлак, газобетон, измельченные резиновые автопокрышки, керамзит, эналогич(Л

С.

о го ю .

о

ные материалы после обрушения зданий при землетрясениях, например, различные утеплители, резиновые уплотнители, строительный мусор от разрушенных стеновых панелей и перегородок из эффективных утеплителей или из легких бетонов, в том числе специально измельченные для транспортировки с мест аварийного обрушения.

Заполнение скважин водой для демпфирования толчков и гашения колебаний значительно дешевле по сравнению с другими материалами, хотя заявленным не исключена возможность аналогичных э ра- нов, но без заполнения водой.

Предлагаемым экраном предусмафи- вается возможность использования в необходимых случаях оболочек в качестве гидроизоляции, например, эластичных емкостей, размещенных в скважины перед заполнением их водой или другими жидкостями.

Для снижения плотности целесообразно применение воды в смеси с другими более легкими материалами, например пустотелыми шариками из пластмзсссы или других материалов (например, пробки), плотность которых менее плотности воды. Пэлучаемап смесь будет сжимаемой. Пустотелые шарики при давлениях, превышающих их прочность, разрушаются либо сминаются. Они могут быть выполнены разных диаметров, неодинаковой прочности из разных материалов, что обеспечивает повышение демпфирования экрана. Они могут быть выполнены, например, из стали или алюминия, что обеспечивает их смятие либо хрупкими, например, из пластмассы, стекла.

Экраны, заполненные металлическими материалами (или, например, неметаллическими шариками, покрытыми металлоизо- ляцией, или другими радиоотражающими покрытиями) выполняют и другую задачу - обеспечивают радиомаскировку подземных сооружений, а также регистрацию фонового шума Земли.

Указанные материалы отсыпают в скважины, а затем скважины могут заливаться водой, в результате чего создается давление на колпаки, перекрывающие устья скважин, от подъемной силы легких материалов, стремящихся кверху.

В зависимости от характера сейсмических воздействий давление на колпаки мо- жег изменяться. Известно, что при подготовке землетрясений, связанных с повышением сейсмической активности, происходит образование трещин в грунтах и понижение, вследствие этого уровня грунтовых

вод, а затем перед землетрясением (вследствие сжатия) происходит повышение уровня i рунтовых вод.

Поэтому некоторые скважины могут

быть контрольными или сигнальными, выполняющими двойную роль - экрана и контроля за сейсмической опасностью. Изменение давлений на колпаки (или изменение уровня воды в скважинах) позволяет прогпозировать и своевременно предупреждать землетрясения. Заполнение скважин водой или водой в смеси с другими материалами, а также конструктивное решение их может производиться в разных сочетаниях:

5 выполнение всех скважин одинаковыми (в смеси с другими материалами); выполь- чие в смеси с другими материалами только скважин внутреннего или, наоборот, только енешн мо рядов; выпол о че з общего ко0 личестпа скважин только отдельных скважин контрольными, выполнение контрольных скважин большей глубины в сравнении с другими скважинами экрана; перекрытие скважин в уровне поверхности плитами или

5 люками; объединение всех скважин или группы скважин трубами либо посредством нарушения стенок в верхней части по принципу сообщающихся сосудов; выполнение колпаками над отдельными контрольными

0 скважинами роли резервуаров для сбора воды пои повышении давления воды в скважинах при сильных сжатиях и для размещения контрольной аппаратуры по измерению уровня либо давления воды в этих скважи5 нах (колпаки могут быть выполнены над одной или над группой скважин).

В случае заполнения скважин экрана водой представляется целесообразным выполнение этой операции только в наиболее

0 опасные периоды при повышении сейсмической активности по данным сейсмослужб. Экран может быть замкнутым либо выполненным на части контура здания, сооружения на сейсмоопасном направлении с

5 учетом конкретных условий.

Размещение скважин внутреннего и внешнего рядов с шагом, равным 1.2-2,0 диаметра скважин обеспечивает работу экрана как сплошного. При шаге, меньшем 1,2

0 диаметра скважин, все колебания, независимо от их направления, будут встречать на своем пути одну из скважин и, отражаясь от ное, гаситься соседними скважинами. Но в этом случае при производстве работ разру5 шаются грунтовые перемычки, которые выполняют роль гибких связей между скважинами. При выполнении экрана указанной выше глубиной обеспечивается перехватывание экраном всех волн, исходящих из гипоцентра

Предлагаемая конструкция экрана позволяет максимально снизить скоростные параметры сейсмических волн, что, в свою очередь, положительно влияет на изменение резонансных свойств грунтов, приводит также к снижению силовых воздействий на грунтовые массивы в основании фундаментов.

Формула изобретения 1. Экран для защиты зданий и сооружений от сейсмических воздействий, включающий размещенные вокруг здания, сооружения внутренний и внешний ряды сквя0

жин, заполненных поглощающим колебания материалом и расположенных в рядах в шахматном порядке, отличающийся тем, что, с целью повышения гашения колебаний в скальных грунтах шаг между скважинами внутреннего ряда составляет 1,2-2,0 их диаметра, а перемычки между скважинами внутреннего и внешнего рядов составляют 0,2-0,44 диаметра скважин.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере часть скважин заполнена смесью воды и пустотелых элементов из материалов различной прочности.

Изобретение относится к выполнению экранов для защиты зданий и сооружений от сейсмических воздействий. Цель изобретения - повышение гашения колебаний в скальных грунтах. Экран выполнен из внутреннего 1 и внешнего 2 рядов скважин, которые могут быть заполнены поглощающим колебания материалом 4 или могут быть выполнены полыми. Скважины размещены в рядах с шагом, равным 1,2-2,0 диаметра скважин, а грунтовая перемычка 5 между скважинами внутреннего и наружного рядов имеет толщину 0,2-0,44 диаметра скважин. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

0М88$

°8

оР/

°0

8°

ио

ОС)

о Q

°0o0o0o0o0o°d

Фиг.1