RU2162607C2

RU2162607C2 - Procedure of seismic microzoning

Info

Publication number: RU2162607C2
Application number: RU99108323A
Authority: RU
Inventors: В.Б. Заалишвили; О.И. Куранова; Т.В. Заалишвили; К.С. Харебов
Original assignee: Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2001-01-27

Abstract

FIELD: structural seismology. SUBSTANCE: invention is meant for evaluation of seismic vibrations with allowance for properties of grounds that compose construction site. Seismic vibrations are excited in ground by artificial source, they are recorded by geophones positioned in sections with various engineering and geological parameters. Angles of slope of ground surfaces of examined and standard grounds bordering on vibration source and located at distance larger than wave of length of seismic vibrations are measured and increment of magnitude is found. EFFECT: enhanced reliability and reduced cost of evaluation procedure. 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 the soils composing the construction site.

Известен способ сейсмического микрорайонирования, включающий возбуждение сейсмических колебаний в грунте вибрационным источником и регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определение значения скоростей поперечных волн, плотностей соответствующих грунтов и оценку на основе этих характеристик приращения балльности (патент РФ, 1787276, кл. G 01 V 1/00, 1993). A known method of seismic micro-zoning, 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, determining the values of shear wave velocities, densities of the corresponding soils and evaluating based on these characteristics the increment of points (RF patent, 1787276 Cl. G 01 V 1/00, 1993).

Недостатком способа является низкая надежность. 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, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, измерение углов наклона земной поверхности исследуемого и эталонного грунтов, примыкающих к вибрационному источнику, определение приращений балльности и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта (см. патент РФ N 2105995, кл. G 01 V 1/00, 1998). The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is the method of seismic microzoning, including the excitation of seismic vibrations in the soil by a vibration source, recording them by seismic receivers located in areas with different engineering and geological conditions, measuring the slope of the earth’s surface of the studied and reference soils adjacent to vibration source, determining the increment of the point and judgment by the value of the increment of the point about the degree of ysmicheskogo effect (see. RF Patent N 2105995, cl. G 01 V 1/00, 1998).

Недостатком способа является низкая надежность и точность из-за отсутствия контроля за степенью неупругого поведения грунтов, слагающих исследуемую грунтовую толщу, что весьма важно для оценки их физического состояния или сейсмических свойств, обусловленных особенностями неупругих явлений в грунтах при интенсивных сейсмических воздействиях. The disadvantage of this method is the low reliability and accuracy due to the lack of control over the degree of inelastic behavior of soils composing the studied soil stratum, which is very important for assessing their physical condition or seismic properties due to the peculiarities of inelastic phenomena in soils under intense seismic effects.

Техническая задача изобретения - повышение надежности и точности за счет контроля за вкладом в результирующее грунтовое движение неупругих явлений. The technical task of the invention is to increase reliability and accuracy by controlling the contribution of inelastic phenomena to the resulting soil movement.

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, измерение углов наклона земной поверхности исследуемого и эталонного грунтов, примыкающих к вибрационному источнику, определение приращений балльности и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта, измеряют углы наклона земной поверхности исследуемого и эталонного грунтов, находящихся на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, а приращения балльности определяют из соотношения:

где θ_i1 - угол наклона земной поверхности исследуемого грунта, примыкающего к вибрационному источнику, радиан;
θ_i2 - угол наклона земной поверхности исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, радиан;
θ₀₁ - угол наклона земной поверхности эталонного грунта, примыкающего к вибрационному источнику, радиан;
θ₀₂ - угол наклона земной поверхности эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, радиан.To achieve the technical task in the method of seismic microzoning, including the excitation of seismic vibrations in the soil by a vibration source, recording them by geophones located in areas with different engineering and geological conditions, measuring the angle of inclination of the earth's surface of the studied and reference soils adjacent to the vibration source, determining increments points and judgment on the values of increments of points on the degree of seismic effect, measure the slope angles the surface of the earth and a reference ground, at a distance greater than the wavelength of seismic waves and seismic intensity increment is determined from the relationship:

where θ _i1 is the angle of inclination of the earth's surface of the investigated soil adjacent to the vibration source, radian;
θ _i2 is the angle of inclination of the earth's surface of the investigated soil located at a distance greater than the wavelength of seismic vibrations, radian;
θ ₀₁ - the angle of inclination of the earth's surface of the reference soil adjacent to the vibration source, radian;
θ ₀₂ - the angle of inclination of the earth's surface of the reference soil located at a distance greater than the wavelength of seismic vibrations, radian.

В основе способа лежит нелинейный эффект в виде возникновения постоянной составляющей поля смещений в зоне больших деформаций. Нелинейная связь напряжения и деформации рыхлого грунта обуславливает неодинаковое искажение фаз сжатия и растяжения, увеличение фазы разрежения в более "слабых" грунтах, 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 deformations. The nonlinear relationship between the stress and deformation of loose soil causes unequal distortion of the compression and extension phases, an increase in the rarefaction phase in weaker soils, which leads to the prevailing movement of the soil upward when the vibrator operates on the earth's surface.

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

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 идентичные или протарированные 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, within the selected areas have identical or tared inclinometers.

В пределах каждого участка располагают вибрационный источник (например, СВ-10/100 с рабочей полосой частот 4-100 Гц и т.п.) и производят стандартное воздействие в виде монохроматического сигнала в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.Within each section, a vibration source is placed (for example, SV-10/100 with a working frequency band of 4-100 Hz, etc.) and produce a standard effect in the form of a monochromatic signal within the maximum action of a source that creates a voltage of at least 5 in the ground kg / cm ² , which allows you to get closer to the real seismic effects.

Измеряют углы наклона земной поверхности исследуемого и эталонного грунтов, примыкающих к вибрационному источнику и находящихся на расстояниях больших длины волны сейсмических колебаний. The angles of inclination of the earth's surface of the studied and reference soils adjacent to the vibration source and located at distances of large wavelengths of seismic vibrations are measured.

Определяют приращения балльности из соотношения:

где θ_i1 - угол наклона земной поверхности исследуемого грунта, примыкающего к вибрационному источнику, радиан;
θ_i2 - угол наклона земной поверхности исследуемого грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, радиан;
θ₀₁ - угол наклона земной поверхности эталонного грунта, примыкающего к вибрационному источнику, радиан;
θ₀₂ - угол наклона земной поверхности эталонного грунта, находящегося на расстоянии, большем длины волны сейсмических колебаний, радиан,
и по значениям приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.The increment of the point is determined from the ratio:

where θ _i1 is the angle of inclination of the earth's surface of the investigated soil adjacent to the vibration source, radian;
θ _i2 is the angle of inclination of the earth's surface of the investigated soil located at a distance greater than the wavelength of seismic vibrations, radian;
θ ₀₁ - the angle of inclination of the earth's surface of the reference soil adjacent to the vibration source, radian;
θ ₀₂ - the angle of inclination of the earth's surface of the reference soil located at a distance greater than the wavelength of seismic vibrations, radian,
and by the values of the increments of the points judge the degree of seismic effect.

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 вибрационный источник со стандартным воздействием в виде монохроматического сигнала в пределах максимального действия источника, создающего в грунте, примыкающем к вибрационному источнику, напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям. С помощью пузырьковых наклономеров измерялись углы наклона земной поверхности. Время воздействия составляло не менее t= 20 c; максимальное воздействие характеризовалось силой 100 кН.As a source of seismic vibrations, we used a vibration source with a standard effect in the form of a monochromatic signal within the maximum action of the source, which creates in the soil adjacent to the vibration source a voltage of at least 5 kg / cm ² , which allows you to get closer to real seismic effects. Bubble tiltmeters measured the angles of inclination of the earth's surface. The exposure time was at least t = 20 s; the maximum impact was characterized by a force of 100 kN.

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

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

Преимущество предложенного способа сейсмического микрорайонирования заключается в том, что интенсивности возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам при землетрясениях, причем сопоставление показателей нелинейности в грунтах на расстояниях, примыкающих к вибрационному источнику и большем длины волны сейсмических колебаний, позволяет непосредственно оценивать и контролировать степень неупругости в грунтах и их связь с сейсмическими свойствами в виде приращения балльности на выделенных участках по величине углов наклона земной поверхности на стандартное вибрационное воздействие. The advantage of the proposed method of seismic microzoning is that the intensities of the excited vibrations approach the corresponding characteristics during earthquakes, and a comparison of the nonlinearity in soils at distances adjacent to the vibration source and a longer wavelength of seismic vibrations allows us to directly evaluate and control the degree of inelasticity in soils and their relationship with seismic properties in the form of an increment in points in selected areas led ine earth surface inclination angles for standard vibratory impact.

Claims

A method of seismic micro-zoning, including the excitation of seismic vibrations in the soil by a vibration source, recording them by seismic receivers located in areas with different engineering and geological conditions, measuring the slope of the earth’s surface of the test and reference soils adjacent to the vibration source, determining the increment of ballast and judging by the values of increments points on the degree of seismic effect, characterized in that they measure the angles of inclination of the earth’s surface ground and reference soils located at a distance greater than the wavelength of seismic vibrations, and the increment of the point is determined from the ratio

where θ _i1 is the angle of inclination of the earth's surface of the investigated soil adjacent to the vibration source, rad;
θ _i2 is the angle of inclination of the earth's surface of the investigated soil located at a distance greater than the wavelength of seismic vibrations, rad;
θ ₀₁ - the angle of inclination of the earth's surface of the reference soil adjacent to the vibration source, rad;
θ ₀₂ - the angle of inclination of the earth's surface of the reference soil located at a distance greater than the wavelength of seismic vibrations, rad.