Способ сейсмического микрорайонирования

 

Использование: в инженерной сейсмологии для оценки интенсивности сотрясений с учетом свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Сущность изобретения: в грунте вибрационным источником производят возбуждение сейсмических колебаний, регистрируют их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, производят построение спектров колебаний исследуемого и эталонного грунтов, измеряют скорости распространения продольных волн и плотности исследуемого и эталонного грунтов, рассчитывают по полученным данным нелинейные приращения балльности из соотношения и по значения нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта. 2 табл.

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 невзрывным маломощным импульсным источником, 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 [1] 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 вибрационным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров колебаний исследуемого и эталонного грунтов [2] Недостатком способа является низкая надежность и точность за счет отсутствия контроля за степенью нелинейного поведения грунтов, слагающих исследуемую грунтовую толщу, что весьма важно для оценки ее физического состояния и сейсмических свойств, связанных с особенностями степени проявления нелинейности в грунтах при интенсивных воздействиях.

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

Для достижения поставленной технической задачи в способе сейсмического микрорайонирования, включающем возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, измеряют скорости распространения продольных волн в области меньшей длины сейсмических волн и плотности исследуемого и эталонного грунтов и определяют нелинейные приращения балльности из соотношения: где: ρ₁ плотность исследуемого грунта, кг/м, V₁ скорость продольной волны в исследуемого грунте, м/с, Δv₁ изменение скорости продольной волны в исследуемом грунте, м/с, ρ₂ плотность эталонного грунта, кг/м, V₂ скорость продольной волны в эталонного грунте, м/с,
Δv₂ изменение скорости продольной волны в эталонном грунте, м/с.

и по значениям нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.

В основе способа лежит явление тензочувствительности, характеризующей изменение физических свойств горны пород скорости сейсмических волн, обусловленное изменение напряженного состояния.

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 датчики ультразвукового дефектоскопа.

В пределах каждого участка располагают сейсмической вибрационный источник и производят им стандартное воздействие в виде монохроматических колебаний или "свип"-сигнала в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжения не менее 5 кг/см, что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.

Измеряют скорости продольных волн в отсутствии воздействия и при воздействии вибрационного источника в исследуемых и эталонных грунтах. Определяют плотность грунтов.

Определяют нелинейные приращения балльности из соотношения:

где:
ρ₁ плотность исследуемого, кг/м,
V₁ скорость продольной волны в исследуемом грунте, м/с,
Δv₁ изменение скорости продольной волны в исследуемом грунте, м/с.

ρ₂ плотность эталонного грунта, кг/м,
V₂ скорость продольной волны в эталонном грунте, м/с,
Δv₂ изменение скорости продольной волны в эталонном грунте, м/с.

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 вибрационный источник со стандартным воздействием в виде монохроматических колебаний или "свип"-сигнала в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см, что приблизится к реальным сейсмическим воздействиям и определялась скорость распространения продольных волн в грунте ("прослеживание") с помощью ультразвукового дефектоскопа (например, УК-14п и т.п.). Сопоставление скоростей продольных волн в грунте, измеренных в напряженном и ненапряженном состоянии определяет изменение скорости продольной волны. Определялась плотность исследуемого и эталонного грунтов.

Время воздействия сейсмического вибратора составляло t=20 с. максимальное воздействие составляло 100 кН.

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 способа сейсмического микрорайонирования заключается в том, что интенсивности возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам землятрясений, причем сопоставление введенных показателей нелинейности позволяет непосредственно оценивать и контролировать степень нелинейных явлений в грунтах и связь их с сейсмическими свойствами в виде приращения балльности на выделенных участках по сейсмическим жесткостям и тензочувствительности в виде изменения скоростей продольных волн в связи с изменением напряженного состояния грунтов.

Формула изобретения

Способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров колебаний исследуемого и эталонного грунтов, отличающийся тем, что измеряют скорости распространения продольных волн в области меньшей длины сейсмических волн и плотности исследуемого и эталонного грунтов и определяют нелинейные приращения балльности из соотношения

где ρ₁ - плотность исследуемого грунта, кг/м;
V₁ скорость продольной волны в исследуемом грунте, м/с;
ΔV₁ - изменение скорости продольной волны в исследуемом грунте, м/с;
ρ₂ - плотность эталонного грунта, кг/м;
V₂ скорость продольной волны в эталонном грунте, м/с;
ΔV₂ - изменение скорости продольной волны в эталонном грунте, м/с,
и по значениям нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.

РИСУНКИ

Рисунок 1