RU2162608C2

RU2162608C2 - Method of seismic microzoning

Info

Publication number: RU2162608C2
Application number: RU99108775A
Authority: RU
Inventors: В.Б. Заалишвили; О.И. Куранова; З.В. Заалишвили
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 engineering. SUBSTANCE: method refers to evaluation of intensity of seismic vibrations with allowance for properties of soils composing construction site. Seismic vibrations are excited in soil with the aid of artificial source, they are recorded by geophones located on sections with different engineering and geological conditions. Peak accelerations and lengths of vibrations are measured, vibration spectra are constructed, weighted average frequency of vibrations of examined and standard soils are found and increment of magnitude is determined. EFFECT: increased reliability of evaluation and reduced cost of it. 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, построение спектров сейсмических колебаний соответствующих грунтов и оценка на основе этих характеристик приращения балльности. (патент РФ по заявке N 5018124/25(065239) приоритет 1991, кл.G 01 V 1/00, 1995). A known method of seismic micro-zoning, including the excitation of seismic vibrations in the soil by a vibration source and recording them by seismic receivers located in areas with different engineering and geological conditions, the construction of spectra of seismic vibrations of the corresponding soils and the assessment based on these characteristics of the increment of points. (RF patent for application N 5018124/25 (065239) priority 1991, CL G 01 V 1/00, 1995).

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 искусственным источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, построение спектров колебаний, определение средневзвешенной частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и приращений балльности и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта (патент РФ N 1787276, кл. G 01 V 1/00, 1993). 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 an artificial source, recording them by seismic receivers located in areas with different engineering and geological conditions, the construction of vibration spectra, the determination of the average weighted vibration frequency of the studied and reference soils and increment points and judgment on the values of the increment points on the degree of seismic ffekta (patent of RF N 1787276, cl. G 01 V 1/00, 1993).

Недостатком способа является низкая надежность и точность из-за отсутствия контроля за степенью нелинейного поведения грунтов, слагающих грунтовую толщу, что весьма важно для оценки их физического состояния или сейсмических свойств, обусловленных особенностями нелинейных 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 non-linear behavior of soils composing the soil stratum, which is very important for assessing their physical condition or seismic properties due to the features of non-linear phenomena in soils under intense seismic effects.

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

Для достижения поставленной технической задачи в способе сейсмического микрорайонирования, включающем возбуждение сейсмических колебаний в грунте источником, регистрацию их сейсмоприемниками, расположенными на участках с различными инженерно-геологическими условиями, определение средневзвешенной частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов и приращений балльности, и суждение по значениям приращений балльности о степени сейсмического эффекта, определяют пиковые ускорения и длительности колебаний исследуемого и эталонного грунтов, а приращения балльности определяют из соотношения

где t_i - длительность колебаний эталонного грунта, с;
f_свi1- средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта, Гц;
а_i - пиковое ускорение колебаний эталонного грунта, м/с²;
t₀ - длительность колебаний исследуемого грунта, с;
f_св0 - средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
а₀- пиковое ускорение колебаний исследуемого грунта, м/с².To achieve the technical task in the method of seismic micro-zoning, including the excitation of seismic vibrations in the soil by a source, recording them with geophones located in areas with different engineering and geological conditions, determining the weighted average frequency of oscillations of the studied and reference soils and increments of the severity, and judging by the values of the increments of the severity the degree of seismic effect, determine the peak acceleration and duration of oscillations of the investigated and reference about soils, and the increment of the point is determined from the ratio

where t _i - the duration of the oscillations of the reference soil, s;
f _swi1 - weighted average oscillation frequency of the reference soil, Hz;
and _i is the peak acceleration of the oscillations of the reference soil, m / s ² ;
t ₀ - the duration of the oscillations of the investigated soil, s;
f _sv0 - weighted average oscillation frequency of the investigated soil, Hz;
and ₀ - peak acceleration of the studied soil, m / s ² .

В основе способа лежит установленная методами многовариантного статистического анализа инструментальных записей сильных землетрясений зависимость волнового поля сейсмических воздействий от грунтовых условий регистрации и характеристик сейсмического воздействия. Нелинейная связь напряжения и деформации рыхлого грунта обуславливает неодинаковое искажение фаз сжатия и растяжения, увеличение фазы разрежения в более "слабых" грунтах, приводящее к зависимости динамических показателей движения грунта от энергии воздействия. The method is based on the dependence of the wave field of seismic actions on the ground conditions of registration and characteristics of seismic effects established by the methods of multivariate statistical analysis of instrumental records of strong earthquakes. 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 a dependence of the dynamic indicators of soil motion on the impact energy.

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 сейсмоприемники. 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, geophones are located within the selected sections.

Регистрируют стандартное воздействие в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.The standard impact is recorded within the maximum action of the source, creating a voltage of at least 5 kg / cm ² in the soil, which allows you to get closer to real seismic influences.

Измеряют пиковые ускорения и длительности колебаний, строят спектры колебаний, определяют средневзвешенные частоты колебаний исследуемого и эталонного грунтов. Peak accelerations and durations of vibrations are measured, vibration spectra are built, weighted average vibration frequencies of the studied and reference soils are determined.

Определяют приращения балльности из соотношения

где tⁱ - длительность колебаний эталонного грунта, с;
f_свi1 средневзвешенная частота колебаний эталонного грунта, Гц;
а_i - пиковое ускорение колебаний эталонного грунта, м/с²;
t₀ - длительность колебаний исследуемого грунта, с;
f_св0 - средневзвешенная частота колебаний исследуемого грунта, Гц;
a₀ - пиковое ускорение колебаний исследуемого грунта, м/с²;
и по значениям приращений балльности судят о степени сейсмического эффекта.The increment of the score is determined from the ratio

where t ⁱ - the duration of the oscillations of the reference soil, s;
f _swi1 weighted average oscillation frequency of the reference soil, Hz;
and _i is the peak acceleration of the oscillations of the reference soil, m / s ² ;
t ₀ - the duration of the oscillations of the investigated soil, s;
f _sv0 - weighted average oscillation frequency of the investigated soil, Hz;
a ₀ - peak acceleration of the studied soil, m / s ² ;
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 создаваемого напряжения использовался импульсный невзрывной источник со стандартным воздействием в виде импульса в пределах максимального действия источника, создающего в грунте напряжение не менее 5 кг/см², что позволяет приблизиться к реальным сейсмическим воздействиям.As the source of the generated voltage, a pulsed non-explosive source was used with a standard effect in the form of a pulse within the maximum action of the source, creating a voltage of at least 5 kg / cm ² in the soil, which allows you to get closer to real seismic effects.

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 предлагаемым способам. Table 2 shows the calculations of the increment in the soil grading of the territory of the city of Gori by known and proposed methods.

Преимущества предложенного способа сейсмического микрорайонирования заключаются в том, что интенсивности возбуждаемых колебаний приближаются к соответствующим характеристикам при землетрясениях, причем сопоставление показателей движения грунтов позволяет непосредственно оценивать и контролировать степень нелинейности в грунтах и связь их с сейсмическими свойствами в виде изменения приращения балльности на выделенных участках, обусловленного изменением напряженного состояния грунтов. The advantages of the proposed method of seismic micro-zoning are that the intensities of the excited vibrations approach the corresponding characteristics during earthquakes, and comparing the indicators of soil motion allows you to directly evaluate and control the degree of non-linearity in the soil and their relationship with seismic properties in the form of a change in the increment in the selected areas, due to change in the stress state of the soil.

Claims

A method of seismic micro-zoning, including the excitation of seismic vibrations in the soil by an artificial source, recording them by geophones located in areas with different engineering and geological conditions, the construction of vibration spectra, the determination of the weighted average frequency of oscillations of the studied and reference soils and increments of the point and judging by the values of the increments of the points about the degree seismic effect, characterized in that they determine the peak acceleration and duration of the oscillations studied mogo and reference soils, and the increment of the point is determined from the ratio:

where t _i - the duration of the oscillations of the reference soil, s;
f _swi1 - weighted average oscillation frequency of the reference soil, Hz;
a _i - peak acceleration of the oscillations of the reference soil, m / s ² ;
t _o - the duration of the oscillations of the investigated soil, s;
f _svO - weighted average oscillation frequency of the investigated soil, Hz;
and _o - peak acceleration of the studied soil, m / s ² .