Способ сейсмического микрорайонирования Советский патент 1993 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к инженерной сейсмологии, точнее к способам оценки возможных сотрясений с учетом свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Известен способ сейсмического микрорайонирования, основанный на учете сейсмической жесткости грунтов и уровня грунтовых вод 1. Способ позволяет получать приращения балльности для грунтов с различными физико-механическими свойствами и степенью обводненности. К его недостаткам следует отнести недостаточность физического обоснования в форме корреляционных соотношений между физико-механическими характеристиками грунта и сейсмическим эффектом землетрясений и взрывов на нем, а также недостаточный учёт степени обводненности грунтов, что проявляется в необходимости применения специальных поправок. учитывающих

обводненность грунтов и зависящих от свойств грунта. . ..

Наиболее близкой к предлагаемому является способ сейсмического микрорайонирования, : основанный на использовании эмпирического соотношения для приращения балльности;.-

.8lgVs3 f

V9U -ftu

где Vs - скорости поперечных волн,

fs- преобладающие частоты колебаний. Здесь индексы э и и соответственно относятся к эталонному И исследованному грунтам. Особенностью способа, отличающего его от, является автоматический, учет обводненйости грунтов.

К недостаткам способа следует отнести то, что он рассчитан в предположениях лиvjСО

И

VJ

О

СО

нейной упругости грунтов, в то время как при сильных сейсмических воздействиях в поведении грунта отчетливо проявляются нелинейные процессы.

Следствием нелинейной упругости ре- альных грунтов является зависимость структуры волнового поля, возбуждаемого сейсмическим источником от мощности источника. В случае действия импульсного источника это проявляется в зависимости частот fS3 и fsK от амплитуды силы. Как следствие этого, приращение балльности для сильного воздействия на грунте, обладающем сильно выраженной нелинейной упругостью, оказывается больше, чем для слабого воздействия, так как преобладающие частоты поперечной волны при сильном воздействии ниже, чем при слабом воздействии.

Цель изобретения - повышение надеж- ности и точности за счет более полного учета нелинейных свойств грунтов.

Для этого по способу сейсмического микрорайонирования, заключающемуся в возбуждении сейсмических колебаний ис- точником, регистрации их сейсмоприемни- ками, расположенными с различными инженерно-геологическими условиями, определении скорости поперечных сейсмиче- ских волн и периодов их колебаний и оценке на основе этих характеристик приращения сейсмической интенсивности, сейсмические колебания возбуждают с использованием мощного импульсного источника, обеспечивающего напряжения в грунте не менее 1 кг/см ..,

Способ основан на контроле изменения спектрального состава колебаний в зависимости от интенсивности воздействия, при этом поведение грунтов наиболее прибли- жено к реальным условиям сильного сейсмического воздействия при напряжениях не менее 5 кг/см .

При этом вследствие., возникновения больших деформаций вблизи|сёйсмическо г6 источника в грунте возникают отчетливые нелинейные эффекты, проявляющиеся в виде расширения спектра излучаемой поперечной волны преимущественно в низкочастотную область.

На чертеже приведены типичные спектральные кривые в зависимости от интенсивности воздействия. Источник импульсного типа СИ-32 с регулировкой силы воздейст- вия.

Как видно из графиков, увеличение силы воздействия ведет к преимущественному росту энергии импульса на низких частотах и, следовательно, к смещению преобладающей частоты колебаний в сторону

низких частот. Эта закономерность четко выражена на рыхлых грунтах при увеличении силы до 5 кг/см2, на скальных грунтах изменение формы спектра при изменении силы воздействия выражено слабо. Причина в том, что рыхлые грунты обладают более сильными нелинейными свойствами, поэтому они должны испытываться нагрузками, соответствующими интенсивным сейсмическим колебаниям, которые могут возникнуть при сильном землетрясении.

Способ выполняется в следующей последовательности операций.

На площадке сейсмического микрорайонирования известным способом производятсяинженерно-геологическиеисследования, на основании чего выделяются участки с различными инженерно-геологическими условиями. После этого в пунктах регистрации в пределах каждого из выделенных участков располагаются идентичные сейсмические каналы, включающие сейсмоприемники и регистратор. Далее на фиксированном расстоянии от каждого из пунктов регистрации располагается сейсмический источник и производятся стандартные воздействия разной силы. При этом необходимо, чтобы при слабом воздействии . источник развивал вблизи себя напряжения в грунте не более 0,1 кг/см2, а при сильном воздействии - не менее.5 кг/см в диапазоне частот в полосе от 3 до 30 Гц. В послед .нем случае искусственное сейсмическое воздействие будет наиболее близко имитировать, воздействие от достаточно интенсивных землетрясений. Известным способом производится регистрация колебаний. При обработке определяются скорости поперечных волн и видимые частоты их колебаний. При этом в качестве величины, представляющей частоты, используется величина, обратная средневзвешенному периоду, т.е. fc8 1 /Тсв ,гдеТсв АГП/ / X Ai: AI.TI соответственно амплитуда и период 1-го участка спектра в полосе частот отЗ до 30 Гц. Экспериментальные исследования показали, что величина ТСв более устойчиво и надежно описывает особенности сейсмических свойств исследуемых грунтов.

Далее по известной формуле (1) определяются приращения балльности на каждом из участков исследований: А 1| для слабого воздействия и A h для сильного воздействия. Приращение балльности A J2 учитывает проявление нелинейных эффектов.и является более точным, чем приращение балльности A h, получаемое при использовании маломощных источников.

О 20 40 60 частота,Гц

О 20 40 60 частота, Гц

Использование: инженерная сейсмология, оценка сейсмических свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Сущность изобретения: способ сейсмического микрорайонирования заключается в возбуждении сейсмических колебаний грунтов источником, регистрации их сейсмопрйём- никами, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определяющих значения скоростей поперечных волн и частот их колебаний. Источник обеспечивает напряжения в грунте не менее 5 кг/см2 с видимой частотой колебаний не выше 10 Гц, являющейся величиной, обратной средневзвешенному периоду. 1 ил.. :