RU2105995C1

RU2105995C1 - Process of seismic microzoning

Info

Publication number: RU2105995C1
Application number: RU96115061A
Authority: RU
Inventors: Владислав Борисович Заалишвили; Алексей Всеволодович Николаев
Original assignee: Объединенный институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта РАН
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-02-27

Abstract

FIELD: structural seismology, evaluation of intensity of vibrations with due account of properties of soils making up construction site. SUBSTANCE: excitation of seismic vibrations is carried out in soil by means of vibration source, these vibrations are recorded by geophones located on sections with different engineering-geological conditions and inclination angles of ground surface are measured in region bordering on vibration source. Increments of vibration force are found from relation

, where θ₁ is inclination angle of ground surface of tested soil bordering on vibration source, radian; θ₂ is inclination angle of ground surface in region bordering on vibration source, radian. Degree of seismic effect is evaluated by values of nonlinear increments of vibration force. EFFECT: improved authenticity of process. 2 tbl

Description

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

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 оценка на основе этих характеристик приращения балльности [1]
Недостатком способа является низкая надежность.A known method of seismic micro-zoning, including the excitation of seismic vibrations by an non-explosive low-power pulse source, recording them by geophones located in areas with different engineering and geological conditions, determining the values of shear wave velocities, densities of the corresponding soils and evaluating based on these characteristics the increment of points [1]
The disadvantage of this method is the low reliability.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному, является способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником и регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями [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.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one, is a method of seismic microzoning, including the excitation of seismic vibrations in the ground by a vibration source and their registration by geophones located in areas with different engineering and geological conditions [2]
The disadvantage of this method is the low reliability and accuracy due to the lack of control over the degree of non-linear behavior of the soils composing the studied soil stratum, which is very important for assessing its physical state and seismic properties associated with features of the degree of manifestation of non-linearity in soils under intense impacts.

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 и регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, измеряют углы наклона земной поверхности исследуемого и эталонного грунтов в области, примыкающей к вибрационному источнику, и определяют нелинейные приращения балльности из соотношения

где
θ₁ угол наклона земной поверхности исследуемого грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан;
θ₂ угол наклона земной поверхности эталонного грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан,
и по значениям нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.The technical task of the invention is to increase reliability and accuracy by controlling the contribution to the resulting soil movement of non-linearity
To achieve the technical task in the method of seismic microzoning, including the excitation of seismic vibrations in the soil by a vibration source and recording them by geophones located in areas with different engineering and geological conditions, measure the angles of inclination of the earth's surface of the studied and reference soils in the area adjacent to the vibration source, and determine the nonlinear increment of the score from the ratio

Where
θ _{1 the} angle of inclination of the earth's surface of the investigated soil in the area adjacent to the vibration source, radian;
θ _{2 the} angle of inclination of the earth's surface of the reference soil in the area adjacent to the vibration source, radian,
and the values of the nonlinear increments of the score are used to judge the degree of seismic effect.

В основе способа лежит нелинейный эффект в виде возникновения постоянной составляющей поля смещений в зоне больших волновых деформаций. Нелинейная связь напряжения и деформации рыхлого грунта обуславливает неодинаковое искажение фаз сжатия и растяжения, увеличение фазы разряжения, приводящее при работе вибратора на земной поверхности к преобладающему движению грунта вверх. The method is based on a nonlinear effect in the form of the appearance of a constant component of the displacement field in the zone of large wave deformations. The nonlinear relationship of stress and deformation of loose soil causes unequal distortion of the compression and extension phases, an increase in the rarefaction phase, which leads to the prevailing movement of the soil upward when the vibrator is operating on the earth's surface.

Способ сейсмического микрорайонирования осуществляется следующим образом. The method of seismic microzoning is as follows.

На территории, подлежащей сейсмическому микрорайонированию, производят инженерно-геологические исследования, на основании которых выделяются типичные участки с различными инженерно-геологическими условиями. После этого, в пределах выделенных участков располагают идентичные или оттарированные наклономеры. In the territory subject to seismic micro-zoning, geotechnical studies are carried out, on the basis of which typical sites with different engineering and geological conditions are distinguished. After that, identical or calibrated inclinometers are placed within the selected areas.

На фиксированном расстоянии от каждого из пунктов регистрации располагают сейсмический вибрационный источник и производят им стандартное воздействие в виде монохроматического сигнала в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см, что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям. At a fixed distance from each of the registration points, a seismic vibration source is placed and it produces a standard effect in the form of a monochromatic signal within the maximum action of the source, creating a voltage of at least 5 kg / cm in the ground, which allows you to get closer to real seismic effects.

Измеряют углы наклона земной поверхности исследуемого и эталонного грунтов в области, примыкающей к источнику. The angles of inclination of the earth's surface of the investigated and reference soils are measured in the area adjacent to the source.

Определяют нелинейные приращения балльности из соотношения:

где
θ₁ угол наклона земной поверхности исследуемого грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан;
θ₂ угол наклона земной поверхности эталонного грунта в области, примыкающей к вибрационному источнику, радиан,
и по значениям нелинейных приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.Determine the nonlinear increment of the point from the ratio:

Пример осуществления способа сейсмического микрорайонирования. An example implementation of the method of seismic microzoning.

На территории г. Гори были проведены геолого-геофизические работы, по оценке сейсмической опасности грунтов, слагающих основные зоны города с проявленной интенсивностью сейсмического воздействия. On the territory of the city of Gori, geological and geophysical work was carried out to assess the seismic hazard of soils composing the main zones of the city with a manifested intensity of seismic impact.

В качестве источника сейсмических колебаний использовался источник СВ-10/100 с рабочей полосой частот 4-100 Гц. При этом, в пределах длины волны сейсмических колебаний напряжения в грунте, обусловленные упругой волной, превышают 5 кг/см. С помощью пузырьковых наклономеров измерялись углы наклона земной поверхности. Время воздействия составляло t 20 с; монохроматическое воздействие при максимальном воздействии характеризовалось силой воздействия 100 кН. As a source of seismic vibrations, a SV-10/100 source with a working frequency band of 4-100 Hz was used. At the same time, within the wavelength of seismic oscillations, the stresses in the soil caused by the elastic wave exceed 5 kg / cm. Bubble tiltmeters measured the angles of inclination of the earth's surface. The exposure time was t 20 s; monochromatic exposure at maximum exposure was characterized by an exposure force of 100 kN.

В таблице N 1 приведен расчет приращения балльности грунтов территории г.Гори. Table N 1 shows the calculation of the increment in the grade of soils of the territory of Gori.

В таблице 2 приведены расчеты приращения балльности грунтов территории г.Гори по известным и предлагаемым способам. Table 2 shows the calculations of the increment of the soil grade of the territory of the city of Gori by known and proposed methods.

Преимущества способа сейсмического микрорайонирования заключаются в том, что интенсивности возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам землетрясений, причем сопоставление введенных показателей нелинейности позволяет непосредственно оценивать и контролировать степень нелинейных явлений в грунте и связь их с сейсмическими свойствами в виде приращения балльности на выделенных участках по величине углов наклона земной поверхности на стандартное вибрационное воздействие. The advantages of the method of seismic micro-zoning are that the intensities of the excited oscillations approach the corresponding characteristics of earthquakes, and a comparison of the introduced non-linearity indicators allows you to directly evaluate and control the degree of non-linear phenomena in the soil and their relationship with seismic properties in the form of increment in the selected areas of the magnitude of the slope Earth's surface for standard vibration exposure.

Claims

The method of seismic microzoning, including the excitation of seismic vibrations in the soil by a vibration source and recording them by geophones located in areas with different engineering and geological conditions, characterized in that the angle of inclination of the earth's surface of the investigated and reference soils in the area adjacent to the vibration source is measured and determined nonlinear increment of scoring from the relation

where θ _{1 is the} angle of inclination of the earth's surface of the investigated soil in the region adjacent to the vibration source, radian;
θ _{2 the} angle of inclination of the earth's surface of the reference soil in the area adjacent to the vibration source, radian,
and the values of the nonlinear increments of the score are used to judge the degree of seismic effect.