Инженерные изыскания для строительства. сейсмическое микрорайонирование. технические требования к производству работ

где Н - мощность расчетной толщи;

t_t - время вертикального пробега упругой волны в каждом слое;

при этом ,

где h_i - мощность i-го слоя;

V_i - пластовая скорость в i-ом слое.

3.4.6. Значения плотности, входящие в расчет сейсмической жесткости, следует получать по данным лабораторных определений в соответствии с ГОСТ 5180-84 или по данным радиоизотопных наблюдений в соответствии с ГОСТ 23061-78. Данные о плотности грунтов в изучаемом районе могут быть получены также из имеющегося банка физических характеристик грунтов или из фондовых инженерно-геологических материалов.

3.4.7. Приращение сейсмической интенсивности за счет ухудшения сейсмических свойств грунтов при водонасыщении определяется по формуле

где К - коэффициент, зависящий от литологического состава грунтов;

h - расчетное положение уровня грунтовых вод.

При этом коэффициент К принимается равным:

1 - для песчаных грунтов, пластичных и текучих супесей, мягкопластичных, текучепластичных и текучих суглинков и глин;

0,5 - для твердых супесей, твердых, полутвердых и тугопластичных суглинков и глин, крупнообломочных грунтов с содержанием песчано-глинистого заполнителя не менее 30% и сильно выветрелых скальных пород;

0 - для плотных крупнообломочных грунтов из магматических пород с содержанием песчано-глинистого заполнителя до 30% и слабо выветрелых скальных и других грунтов.

3.4.8. Приращение сейсмической интенсивности за счет резонансных явлений рассчитывается при наличии в разрезе однородного слоя песчаных, глинистых или крупнообломочных грунтов с содержанием песчано-глинистого заполнителя более 30%, подстилаемых скальными породами, характеризующимися значительно большими по сравнению с покрывающими отложениями значениями сейсмических жесткостей.

3.4.9. Значения следует учитывать в суммарном приращении в тех случаях, когда период, на котором проявляется резонанс Т_рез , соответствует периодам интенсивных колебаний сильных земле­тря­сений, ожидаемых в исследуемом районе, в особенности при совпадении периодов собственных колебаний зданий и сооружений с резонансными периодами грунтов.

Значения Т_рез определяются по данным регистрации землетрясений и взрывов.

3.4.10. При наличии в массиве рыхлых грунтов, залегающих на скальных породах, двух и более слоев с различной сейсмической жесткостью расчет частотных характеристик грунтов и оценке производятся аналитическими методами в соответствии с разделом 4 настоящих Норм.

4. РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ

4.1. Расчетные методы следует применять для решения задач сейсмического микрорайонирования, связанных с прогнозом поведения грунтов при сильных сейсмических воздействиях. С этой целью производятся расчеты спектральных характеристик и синтетических акселерограмм для различных моделей изучаемой среды.

4.2. Для теоретических расчетов сейсмических воздействий моделей плоскопараллельных слоистых сред следует использовать метод тонкослоистых сред (МТС).

4.3. Для теоретических расчетов модельных сред с границами раздела произвольной геометрической формы следует использовать метод конечных элементов (МКЭ).

4.4. Теоретические расчеты спектральных характеристик среды следует выполнять с использованием ЭВМ на основе подбора реальных или синтетических осциллограмм (акселерограмм, велосиграмм, сейсмограмм) и параметров разреза, определяемых по результатам инженерно-геологических и геофизических исследований.

Подбор расчетных осциллограмм из реальных записей сильных землетрясений проводится по значениям магнитуды, эпицентрального или гипоцентрального расстояния, а также по значениям максимальных ускорений, скоростей колебаний или смещений, соответствующих коренному основанию. Синтетические осциллограммы подбираются только по значению максимальных ускорений, скоростей или смещений.

Примечания: 1. При использовании МТС необходимо учитывать удвоение амплитуды колебаний за счет влияния дневной поверхности, поэтому амплитуда входной осциллограммы, задаваемой в пределах полупространства, должна быть уменьшена в два раза.

2. Подобранные осциллограммы должны контролироваться по соответствию их спектральных особенностей с особенностями спектральных колебаний землетрясений данного региона.

4.5. В МТС в качестве исходных параметров разреза следует задавать:

скорости распространения продольных и поперечных волн в каждом слое и полупространстве (коренной основе);

мощности каждого слоя;

плотности грунта в каждом слое и полупространстве;

декременты поглощения (или добротности) каждого слоя отдельно для продольных и поперечных волн.

Для оценки допустимых пределов вариаций параметров разреза по квазиоднородным участкам следует руководствоваться следующими зависимостями

; ;

где и - амплитуды частотных характеристик;

и - скорости распространения поперечных волн;

и - частоты максимумов частотных характеристик;

и - мощности рыхлой толщи соответственно на сравни­ва­е­мых разрезах I и II.

Квазиоднородными считаются участки, где изменение амплитуды не превышает 1,5 раза.

4.6. В МКЭ исследуемый разрез в зависимости от геометрии слоев разбивается на конечное число элементов, характеризующихся плотностью, модулем упругости и коэффициентом Пуассона. Необходимо также задавать затухание всей расчетной модели в долях от критического.

4.7. Выходными данными в МТС являются частотные характеристики рыхлой толщи по горизонтальной и вертикальной компонентам колебаний, пересчитанная с полупространства на дневную поверхность реальная или синтетическая осциллограмма по одной или двум компонентам, графики коэффициента динамичности и спектры реакций.

4.8. Выходными данными в МКЭ являются расчетные осциллограммы по 10 любым заданным точкам разреза, графики коэффициента динамичности и спектры реакций по тем же точкам. Определяется также преобладающий резонансный период колебаний расчетного разреза в целом.

4.9. Расчетные осциллограммы (акселерограммы, велосиграммы, сейсмограммы) следует использовать для оценки сейсмических характеристик инженерно-геологических участков. Для повышения достоверности расчетных данных необходимо пересчитывать несколько реальных осциллограмм с различным спектральным составом, либо использовать синтетические осциллограммы с подходящим спектральным составом колебаний.

Примечание. Расчетные осциллограммы могут использоваться как для расчета приращений сейсмической интенсивности, так и для расчета сейсмических воздействий при проектировании.

4.10. Приращения сейсмической интенсивности по данным теоретических расчетов оцениваются по формуле

где A_i и А_э - значения ординат частотных характеристик на соответствующих частотах максимальных амплитуд, осциллограмм или ординат спектров реакции соответственно на исследуемом и эталонном участках.

Расчеты приращений сейсмической интенсивности необходимо проводить по группам периодов: короткие 0,1-0,3 с, средние 0,3-0,5 с, длинные 0,5-2 с.

4.11. Необходимые для расчетов значения скоростей распрост­ра­не­ния продольных и поперечных волн в слоях в верхней части разреза следует принимать на основании сейсморазведочных наблюдений. Данные о скоростях в подстилающей толще могут быть взяты из фондовых и литературных источников. Значения декрементов поглощения продольных и поперечных волн в слоях приближенно оцениваются по литературным данным в соответствии с зависимостями

и ,

где и - декременты поглощения соответственно продольных и поперечных волн.

4.12. Для более точного учета характеристик поглощения в слоях верхней части разреза необходимо проводить регистрацию сигналов на различных расстояниях от источника колебаний с помощью стандартной сейсморазведочной аппаратуры или аппаратуры, состоящей из идентифицированных каналов: сейсмометр СМ-3 и гальванометр М001 с регистрацией на осциллографе типа Н.041.

4.13. Оценка коэффициента поглощения производится путем построения графиков проведенных амплитуд или по разностям коэффициентов поглощения на различных частотах.

5. СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ КАРТЫ СЕЙСМИЧЕСКОГО МИКРОРАЙОНИРОВАНИЯ

5.1. На карте сейсмического микрорайонирования следует отображать изменения сейсмической интенсивности в баллах (на дневной поверхности или на уровне планировочной либо иной расчетной отметки).

5.2. Границы участков с различными значениями сейсмической интенсивности, как правило, должны соответствовать границам таксономических единиц, выделенных по инженерно-геологическим данным. Однородный по сейсмическим характеристикам участок может охватывать одну или несколько инженерно-геологических таксономет­рических единиц.

5.3. В легенде карты сейсмического микрорайонирования отображаются сейсмические параметры грунтов, относящиеся к моменту проведения работ, прогнозируемые для территорий активного развития естественных или техногенных процессов, а также вероятностные количественные характеристики колебаний грунтов с указанием глубины, к которой они относятся (дневная поверхность, планировочная или иная расчетная отметка).

5.4. Вся необходимая информация представляется на карте в виде цифровых индексов, цветовой окраски, штриховки и внемасштабных условных знаков.

5.5. Сейсмическая интенсивность в баллах указывается в виде дроби:

в числителе арабскими цифрами слева - относящаяся к моменту проведения работ; справа, в скобках - прогнозируемая;

в знаменателе - расчетная сейсмическая интенсивность (при наличии вариантов вертикального зонирования).

5.6. Количественные характеристики колебаний грунтов указы­ва­ют­ся арабскими цифрами вверху справа от основного индекса. Каждая цифра соответствует определенному типу количественных характерис­тик. Типы характеристик приводятся в таблице-врезке на карте сейсмического микрорайонирования или в виде отдельных приложений к карте (спектральные характеристики, графики коэффициентов динамичности и т.п.).

5.7. Повторяемость сотрясений указанной интенсивности обозначается арабскими цифрами внизу справа от основного индекса. Цифры должны соответствовать периодам повторения, установленным для карты сейсмического районирования СССР, либо иным (уточненным) значениям, которые оговариваются в примечаниях к легенде.

5.8. Цветовая окраска, соответствующая цветам карты сейсмического районирования СССР, должна отображать существующую и прогнозируемую сейсмическую интенсивность.

При одинаковой существующей и прогнозной балльности площадь окрашивается в один цвет, при различной - цветовая окраска выполняется в виде вертикальных перемежающихся полос соответствующих цветов.

5.9. Для выделения территорий, неблагоприятных в сейсмическом отношении, используется различная штриховка. Специальными знаками наносятся линии тектонических разрывов активных в плейстоцене и голоцене или разрывные зоны с аномальными сейсмическими и физико-механическими свойствами при достаточной ширине. Если разрыв перекрыт чехлом рыхлых отложений, указывается цифрами мощность чехла в метрах.

5.10. Приложения к карте сейсмического микрорайонирования должны содержать данные о количественных характеристиках колебаний грунтов при расчетных сильных землетрясениях (графики коэффициентов динамичности, частотные характеристики, расчетные акселерограммы).

Примечание. Перечисленная информация может быть частично представлена на карте сейсмического микрорайонирования в виде индексов, штриховки и т.п.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения

2. Инженерно-геологические исследования

3. Инструментальные исследования

3.1. Методы регистрации землетрясений

3.2. Методы регистрации взрывов

3.3. Метод регистрации микросейсм

3.4. Метод сейсмических жесткостей

4. Расчетные методы

5. Содержание и оформление карты сейсмического микро­рай­о­ни­ро­вания