Способ сейсмического микрорайонирования

)5 0 1 00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АТЕН швили О,Ю.Шмидная сейсмоеисмическихнии. - В (;б.ание, вып. 1,Изобретение относится к ийженернойобводненность грунтов и зависящих сейсмологии, точнее кспособамоценки воз- .свойств грунта.можных сотрясений с учетомсвойств грун- Наиболее близкой к предлагаемому явтов, слагающих площадку строительства. . ляется способ сейсмического микрорайониИзвестен способ сейсмического микро- . Рования, основанный на использовании районированйя, основанный йа учете сейс- эмпйрического соотношения для приращемической жесткости грунтов и уровня ния балльностигрунтовых вод 1, Способ позволяет получать приращения балльности для грунтов сразличными физико-механическими свойствами и степенью обводненности. К его недостаткам следует отнестй недостаточность где у - скорости поперечнйх волн;физического обоснованиЯ в фоРме коррелЯ- гз - пРеобладающие частоты колебаний.циойных соотношений между физико-меха- Здесь индексы "з" и "и" соответственно ническими характеристиками грунта и относятся к эталонному и исследованйому сейсмическим эффектом землетРясений и грунтам. Особенностью способа, отличаю- взрывов на нем, а также недостаточный учет щего его от, является автоматический. учет степени обводненности гРУнтов, что проЯв- обводненности грунтовру 1ляется в необходимости применения специ- К недостаткам способа следует отнести альных поправок УчитываюЩих . то; что он рассчитан в предположениях лиот 08 9 Чзз зэ Чз. К. 1(46) 07.01.93. Бюл. М 171) Институт физики Земли им. О.Ю.Шмита72) А.В.Николаев и В.Б.Звали(73) Институт физики Земли им.та(57) Использование: инженерная сейсмология, оценка сейсмических свойств грунтов, слагающих площадку строительства. Сущность изобретения: способ сейсмического микрорайойирования заключается в возбуждении сейсмических колебаний грунтов источником, регистрации их сейсмоприемниками, расположеннйми на участках с различными инжейерно-геологическими условиями, определяющих значенияскоро- . стей поперечных волн и частот их колебаййй. Источник обеспечивает напряжения в грунте не менее 5 кг/см с видимой частотой колебаний не выше 10 Гц, являющейся ве-. личиной, обратной средневзвешенному периоду. 1 ил,нейной упругости грунтов, в то время какпри сильных сейсмических воздействиях вповедении грунта отчетливо проявляютсянелинейные процессы,Следствием нелинейной упругости реальных грунтов является зависимость структуры волнового .поля, возбуждаемогосейсмическим источником от мощности источника. В случае действия импульсного источника это проявляется в зависимостичастот 1 вэ и 1 ви от амплитуды силы. Как следствие этого, приращение балльности длясильного воздействия на грунте, обладающем сильно выраженной нелинейной упругостью, оказывается больше, чемдляслабого воздействия, так как преобладаю. щие частоты поперечной волны при сильном воздействии ниже, чем при слабомвоздействии,Цель изобретения - повышение надежности и точности за счет более полного уче-та нелинейных свойств грунтов,Для этого по способу сейсмическогомикрорайонирования, заключающемуся ввозбуждении сейсмических колебаний ис. точником, регистрации их сейсмоприемниками, расположенными с различнымиинжейерно-геологическими условиями, определении скорости поперечных сейсмиче-,ских волн и периодов их колебаний и оценке"на основе этих характеристик приращениясейсмической интенсивности, сейсмические колебания возбуждают с использованием мощного импульсного источника,обеспечивающего напряжения в грунте неменее 1 кг/см .Способ основан на контроле измененияспектрального состава колебаний в зависимости от интенсивности воздействия, приэтом поведение грунтов наиболее приближено к реальным условиям сильного сейсмического воздействия при напряжениях неменее 5 кг/см,При этом вследствие возникновениябольших деформаций вблизи 1 сейсмическогоисточника в грунте возникают огчетлиаыенелинейные эффекты, проявляющиеся в виде расширения спектра излучаемой поперечной волны преимущественно внизкочастотную область,На чертеже приведены типичные спектральные кривые в зависимости от интенсивности воздействия, Источник импульсноготипа СИ - 32 с регулировкой силы воздействия.Как видно из графиков, увеличение силы воздействия ведет к преимущественному росту энергии импульса на низкихчастотах и, следовательно, к смещению преобладающей частоты колебаний в сторону15 20 низких частот. Эта закономерность четко выражена на рыхлых грунтах при увеличении силы до 5 кг/см, на скальных грунтах2изменение формы спектра при изменениисилы воздействия выражено слабо, Причинав том, что рыхлые грунты обладают более сильными нелинейными свойствами, поэтому они должны испытываться нагрузками, соответствующими интенсивным сейсмическим колебаниям, которые могут возникнутьи ри сильном землетрясении.Способ выполняется в следующей последовательности операций.На площадке сейсмического микрорайонирования известным способом производятся инженерно-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, включающиесейсмоприемники и регистратор. Далее на фиксированном расстоянии от каждого из 25 пунктов регистрации располагается сейсмический источник и производятся стандартные воздействия разной силы. При этомнеобходимо, чтобы при слабом воздействии,источникразвивал вблизи себя напряженияЗО. в грунте не более 0,1 кг/см, а при сильномвоздействии - не менее 5 кг/см в диапазо, не частот в полосе от 3 до ЗО Гц. В последнем случае искусственное сейсмическоевоздействие будет наиболее близко имити 35 ровать воздействие от достаточно интенсивных землетрясений, Известнымспособом производится регистрация колебаний, При обработке определяются скорости поперечных волн и видимые частоты их40 колебаний, При этом в качестве величины,представляющей частоты, используется ве-.личина, обратная средневзвешенному периоду, т.е, 1 св = 1/Тсв, где Тсв =АТ 1// А, Аь Т - соответственно амплитуда и45 период 1-го участка спектра в полосе частотот 3 до 30 Гц. Экспериментальные исследования показали, что величина Тсв более устойчиво и надежно описывает особенностисейсмических свойств исследуемых грун 50 тов,Далее по известной формуле (1) определяются приращения балльности на каждомиз участков исследований: Л 1 для слабоговоздействия и Ь г для сильного воздейст 55 вия, Приращение балльности Л .2 учитывает проявление нелинейных эффектов, иявляется более точным, чем приращениебалльности Ь )1, получаемое при использовании маломощных источников.1787276 О 20 40 О 4 В тех случаях, когда "ейсмическое микро- районирование было проведено с использованием маломощных источников, необходимо ввести поправку за нелинейные свойства грунта, равную Ь 2-Ь 11. 5 Для этого следует провести дополнительные исследования на типовых грунтах по описанной методике.Пример осуществления способа.На территории г.Гори были проведены 10 геолого-геофизические работы по сейсмическому микрорайонированию. В качестве источника сейсмических колебаний использовались удары железной кувалды массой 8 кг по металлическому диску размером 8 см 15 и импульсный источник СИ - 32. При этом в окрестности источника СИнапряжения в упругой волне превышали 5 кг/см . По2 полученным записям определялись известным способом величины амплитуд и средне взвешенных периодов.Преимущества способа заключаются в том, что интенсивности.и периоды возбуждаемых колебаний близки к соответствую.щим величинам при землетрясениях, а 25 также к более устойчивой величине Т 8, по которой рассчитывают приращение сейсмической интенсивности и частотные свойствагрунтовой толщи в основании зданий и сооружений30Полученные с использованием источника СИзначения приращения балльности оказались на лесовых суглинках в среднем на 0,4 балла больше, чем при использованииударов кувалды.Формула изобретенияСпособ сейсмического микрорайонирования, заключающийся в возбуждении сейсмических колебаний невзрывнымимпульсчым источником. развивающим напряжение в грунте не менее 0,1 кг/см, реггистрации их сейсмоприемниками,расположенными на участках с различнымиинженерно-геологическими условиями, определении значения скоростей поперечныхволн, частотных характеристик зарегистрированных колебаний и оценке на основеэтих характеристик приращениябалльностиЬ 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности и точности за счетболее полного учета нелинейных свойствгрунта, дополнительно возбуждают сейсмические колебания использованием невзрыв-ного. импульсного источника,обеспечиваюего напряжения в грунте неменее 5 кг/см, при этом в качестве величины, характерйзующей частотную характери-;стику колебаний; используют величину,обратную средневзвешенному. периоду, вполосе частот 0,3 - 30 Гц, определяют приращение балльности Л )2 для дополнительного возбуждения и вводят величину Ь 12-Ь 11 в качестве поправки за нелинейныеэффекты в полученные ранее данные наблюдений, использовавшие маломощныйсейсмический источник,