RU2075095C1

RU2075095C1 - Method of seismic microzoning

Info

Publication number: RU2075095C1
Authority: RU
Inventors: В.Б. Заалишвили
Original assignee: Объединенный институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта РАН
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1991-07-30
Publication date: 1997-03-10

Abstract

FIELD: engineering seismology. SUBSTANCE: method of seismic microzoning consists in excitation of seismic vibrations of soils by source, in their recording by geophones located on sections with various engineering and geological conditions, in determination of values of areas of spectra of excited vibrations. Used source ensures stresses in soil not less than 5.0 kg/sq. cm with visible frequency 4-100 Hz in the form of sweep signal with slowly changing frequency. Action time is 12.0 s. EFFECT: increased reliability of method. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области инженерной сейсмологии, точнее к способам оценки интенсивности сотрясений с учетом свойств грунтов, слагающих площадку строительства. The invention relates to the field of engineering seismology, and more specifically to methods for assessing the intensity of tremors, taking into account the properties of soils composing the construction site.

Известен способ сейсмического микрорайонирования, основанный на изменении спектрального состава колебаний в зависимости от интенсивности импульсного воздействия, при этом поведение грунтов наиболее приближено к реальным условия сильного сейсмического воздействия при напряженных не менее 5 кг/см² с видимыми частотами в полосе от 3 до 30 Гц, причем в качестве периодов колебаний используют их средневзвешенные величины /1/.A known method of seismic micro-zoning, based on a change in the spectral composition of the vibrations depending on the intensity of the pulsed effect, while the behavior of the soils is closest to the real conditions of strong seismic action at a stress of at least 5 kg / cm ² with visible frequencies in the band from 3 to 30 Hz, moreover, as the oscillation periods use their weighted average values / 1 /.

К недостаткам способа следует отнести необходимость получения данных инженерно-геологической разведки (плотность грунтов) и сейсморазведки (скорость распространения волн в грунте) раздельными специальными исследованиями и в некотором роде искусственно использовать их в соответствующей эмпирической формуле. Основная доля энергии используемого источника заключена в диапазонепериодов 0,2 0,3 с. Отсутствует возможность управления спектральным составом возбуждаемых колебаний. Обработка данных затруднена и трудоемка. The disadvantages of the method include the need to obtain engineering-geological exploration data (soil density) and seismic exploration (wave propagation velocity in the soil) by separate special studies and, in some way, artificially use them in the corresponding empirical formula. The main share of the energy of the source used is in the range of periods 0.2 0.3 s. There is no way to control the spectral composition of the excited oscillations. Data processing is difficult and time consuming.

Цель изобретения повышение надежности и точности за счет прямого сопоставления параметров колебаний грунтов с регулируемым спектральным составом. The purpose of the invention is to increase reliability and accuracy by directly comparing the parameters of soil vibrations with an adjustable spectral composition.

Для этого в способе сейсмического микрорайонирования, заключающегося в возбуждении сейсмических колебаний вибрационным источником, регистрации их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определении площадей под огибающими спектров колебаний сопоставляемых грунтов и оценке на основе этого приращения сейсмической интенсивности, причем источник обеспечивает напряжения в грунте не менее 5 кг/см², а увеличение времени воздействия стандартным "свип -сигналом" в рабочей полосе частот, позволяет рассчитывать спектры установившихся колебаний в большей по объему грунтовой толще, по сравнению с импульсным.To do this, in the method of seismic microzoning, which consists in the excitation of seismic vibrations by a vibration source, recording them with seismic receivers located in areas with different engineering and geological conditions, determining the areas under the envelopes of the vibration spectra of the soils being compared, and estimating based on this increment of seismic intensity, the source providing voltage in the soil of at least 5 kg / cm ² , and the increase in exposure time with a standard "sweep signal" in the working strip is often t, allows one to calculate the spectra of steady-state oscillations in a larger volume of soil than in pulsed.

Способ основан на непосредственно связи параметра в виде площади спектра с сейсмическими свойствами грунтов и большей его надежностью /1/. The method is based on directly relating the parameter in the form of a spectrum area to the seismic properties of soils and its greater reliability / 1 /.

Предлагаемый способ поясняется фиг. 1 и 2. The proposed method is illustrated in FIG. 1 and 2.

Способ выполняется в следующей последовательности операций. The method is performed in the following sequence of operations.

На площадке сейсмического микрорайонирования известным способом производятся инженерно-геологические исследований, на основании чего выделяются участки с различными инженерно-геологическими условиями. После этого в пределах выделенных участков располагаются идентичные сейсмические каналы, включающие сейсмоприемники и регистратор. Далее на фиксированном расстоянии от каждого из пунктов регистрации располагается сейсмический вибрационный источник и производится стандартное воздействие в виде "свип-сигнала", представляющий плавно увеличивающееся колебание источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приближаться к реальным сейсмическим воздействиям. Известным способом производится регистрация колебаний. После построения спектров колебаний грунтов определяются площади под огибающими спектров известными способами. Получаемые значения площадей сопоставляемых грунтов в виде ΣA_iT_i (A_iT_i произведение i-го периода спектра на соответствующую амплитуду) подставляются в формулу

,
где ΣA_иT_и и ΣA_эT_э площади под огибающими спектров соответственно исследуемых и эталонных грунтов.On the site of seismic micro-zoning in a known manner, engineering-geological studies are carried out, on the basis of which areas with various engineering-geological conditions are distinguished. After that, identical seismic channels, including geophones and a recorder, are located within the selected sections. Next, at a fixed distance from each of the registration points, a seismic vibration source is located and a standard effect is made in the form of a "sweep signal", which represents a smoothly increasing oscillation of the source, creating a voltage of at least 5 kg / cm ² in the ground, which allows you to get closer to real seismic effects . In a known manner, registration of vibrations is performed. After building the spectra of soil vibrations, the areas under the spectral envelopes are determined by known methods. The obtained values of the areas of compared soils in the form ΣA _i T _i (A _i T _{i the} product of the i-th period of the spectrum by the corresponding amplitude) are substituted into the formula

,
where ΣA _and T _and and ΣA _e T _{e are the} areas under the spectral envelopes of the studied and reference soils, respectively.

Получаемые значения ΔI представляют собой приращения балльности на исследуемых участках. The obtained ΔI values represent increments of the score in the studied areas.

Пример осуществления способа. An example implementation of the method.

На территории г. Тбилиси были проведены геолого-геофизические работы по сейсмическому микрорайонированию. В качестве источника сейсмических колебаний использовался вибрационный источник СВ-10/100 с рабочей полосой частот 4 100 Гц. При этом в окрестности источника напряжения в упругой волне превышают 5 кг/см². Обработкой сейсмограмм "свип-сигналов" рассчитывались спектры колебаний и определялись площади под огибающими спектров колебаний.In the territory of Tbilisi, geological and geophysical work was carried out on seismic microzoning. As a source of seismic vibrations, a SV-10/100 vibration source with a working frequency band of 4,100 Hz was used. Moreover, in the vicinity of the voltage source in the elastic wave exceed 5 kg / cm ² . By processing the seismograms of “sweep signals”, the vibrational spectra were calculated and the areas under the envelopes of the vibrational spectra were determined.

Преимущества способа заключаются в том, что интенсивности и периоды возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам реальных сейсмических воздействий, причем прямое сопоставление площадей спектров колебаний позволяет избегать использование искусственных параметров и определять приращение балльности на выделенных участках наиболее естественным путем по реакции грунтовой толщи на стандартное воздействие, которое можно при этом варьировать. В указанном примере время воздействия составляло t=12 с, "свип-сигнал" в пределах частот Δf 4 80 Гц с силой воздействия 100 кН. Вибрационный сигнал хорошо обрабатывается современными вычислительными комплексами, что существенно повышает эффективность исследований. The advantages of the method are that the intensities and periods of the excited oscillations approach the corresponding characteristics of real seismic effects, and a direct comparison of the areas of the vibrational spectra avoids the use of artificial parameters and determines the increment in the selected areas in the most natural way by the reaction of the soil thickness to the standard effect, which can vary. In this example, the exposure time was t = 12 s, a "sweep signal" in the frequency range Δf 4 80 Hz with an exposure force of 100 kN. The vibration signal is well processed by modern computer systems, which significantly increases the efficiency of research.

Расчет относительной сейсмичности представлен в таблице. The calculation of relative seismicity is presented in the table.

Claims

The method of seismic microzoning, including the excitation of seismic vibrations by a source providing a voltage of 5 kg / cm ² in the soil, registration by seismic detectors located in areas with different engineering and geological conditions at a fixed distance from the source, determination of vibration spectra and areas under the spectral envelopes and estimation by increment of ballast, characterized in that they excite vibrations by a vibration source in the range of 4 100 Hz, carry out at least 3 times of vibration on Wednesday lasting 12 s with an interval of at least 0.5 s.