Лекции по "Сейсмике"

      8                     121…240                                             12,1…24,0                                          6,1…12,0

      9                     241…480                                             24,1…48,0                                        12,1…24,0

Землетрясение сопровождается колебаниями грунтов, которые приводят к некоторому изменению его физических характеристик, в частности , уменьшается  значение угла внутреннего трения φ  при сейсмичности:

7 баллов   -  на 2⁰,  8 баллов  - на 4⁰,  9 баллов  -  на 7⁰.

2.2.Влияние грунтовых условий на интенсивность сейсмических воздействий.

Геологические особенности  поверхностного слоя грунтов существенно  влияют на характер повреждения отдельных  конструкций и общую сохранность  зданий. С учетом результатов обследований деформаций зданий после землетрясений, а  также  опытных и теоретических  работ, все грунты подразделяются на три категории:

Сейсмичность площадок строительства   табл.2-1

 

Категория грунта по сейсмическим свойствам                     6 баллов         7 баллов         8 баллов           9 баллов

                          I                                                                          5                     6                      7                       8

                          II                                                                         6                     7                      8                       9

                          III                                                                       7                     8                      9                    > 9

Скальные грунты  обладают трещеноватостью, определяет упругие свойства и зависит от трещинной   пустотности и характера цементирующегося  заполнителя, который разрушается при сейсмической интенсивности 6…8 баллов. Трещины разделяют скальный массив на блоки и изменяет свойства грунтов. Скальные грунты  невыветрелые и слабовыветрелые   -  I категория; выветрелые и сильновыветрелые с уровнем подземных вод менее 3м   - IIкатегория.

Крупнообломочные  грунты имеют песчано-глинистые  заполнители, которые и определяют сейсмические свойства грунтов, особенно в случае их обводненности. Относительно «сухие» грунты из магматических пород (0,0>Sr≥0.5)  при уровне подземных вод глубже  5м приближаются к скальным грунтам, т.е. маловлажные с количеством песчано-глинистого заполнителя до 30%--- 1 категория грунтов. А обводненные влажные и насыщенные водой с глубиной подземных вод менее 4м и с количеством песчано-глинистого заполнителя более 30% ----11 категория.

Пески необводненные, кроме рыхлых, не изменяют своих прочностных и динамических свойств, сухие приняты как средние грунтовые условия и относят ко II категории грунта. Песок  уплотняется из-за высокой пористости.

 Рыхлые и водонасыщенные с уровнем подземных вод менее 4м повышают сейсмичность на 1 балл. Разжижение песков зависит от магнитуды землетрясения в районе.

Магнитуда,М                                   6,5       6,6      6,7      6,8       6,9       7,0      7,1      7,2       7,3       7,4       7,5      7,6

Максимальное  эпицентральное  25,4     30       36       48        52        62       74       88       105       125     150     178

расстояние, в км

В зависимости от пористости, степени влажности и интенсивности сейсмического воздействия разжижение может быть при частичном взвешивании частиц и частичной потере несущей способности. Избыточное количество поровой воды устремляется вверх, возникают фильтрационные потоки, создающие противодавление, взвешивающее частицы песка. При достижении полного взвешенного состояния происходит разжижение песка, и его сопротивление падает до нуля. – III категория грунта.

 

Категория песчаных грунтов по сейсмическим свойствам    (табл.2-3)

 

Грунты                                                                            Категория грунтов при плотности сложения песков

                                                                                                         и коэффициенте пористости е

                                                                                              Плотных             средней плотности              рыхлых

Гравелистые, крупные  и средней крупности               е<0.55                     0,55≤е≤0,70                       е>0.70

            маловлажные                                                           II                                    II                                   III

            влажные                                          

             водонасыщенные                                                   III                                    III

  Мелкие                                                                               е<0.60                         0.60≤е≤0,75                       е>0.75

             маловлажные                                                          II                                     II                                   III

             влажные                                                                   III                                    III

             водонасыщенные

   Пылеватые                                                                     е<0.60                           0,60≤е≤0,80                       е>0.80

              маловлажные                                                         II                                      II                                  III

              влажные                                                                  III                                    III

              водонасыщенные

 

Категория пылевато-глинистых  грунтов по сейсмическим свойствам  (табл. 2-4)

 

Грунты                     Показатель кон-  Категория грунта по сейсмическим свойствам

                                   систенции, J_L        при коэффициенте пористости, е    независимо от коэф.пористости, е                  

                                                                               <0.7          ≥0,7          <0.9           ≥0.9

Супеси

  Твердые                    ≤0,5                       II               III             -                 -                         --

  пластичные

  пластичные             >0.5                        -                  -               -                -                          III

  текучие

Суглинки и глины   ≤0.5                       -                  -               II               III                      --

   твердые

  полутвердые

  тугопластичные

   мягкопластичные  >0.5                      -                 -               -                -                           III

  текучепластичные

      текучие               

Пылевато-глинистые  грунты меняют свои физико-механические и динамические свойства в зависимости  от сцепления между собой отдельных  частиц, связанных с цементацией  твердых  частиц солями. По мере уменьшения влажности это сцепление увеличивается, а с увеличением степени влажности частичное растворение солей и сцепление уменьшается. К грунтам  II категории относят твердые и пластичные  супеси, а также твердые, полутвердые и тугопластичные суглинки и глины;  глины, не служащие  водоупором  верхнего водоносного горизонта; Покровные глинистые образования мощностью более 10м при залегании кровли водоносных отложений на глубине более 8м

(табл.2-4).

Верховодка не  учитывается при определении  интегсивности,т.к. ее режим непостоянен. Необходимо обращать внимание на мощность водоносного слоя, которая при 10м и более увеличивает интенсивность на1 балл, а при мощности слоя 4…5м интенсивность воздействия минимальна.

Лессовые просадочные и лессовидные грунты неблагоприятные. У них свойство- просадка, т.е. дополнительное уплотнение лессовых замоченных  грунтов  под  воздействием сейсмических колебаний .Предварительное  замачивание по подготовке строительной площадки позволяет ликвидировать просадочность грунтов. Особая опасность представляет одновременный процесс замачивания и сейсмического воздействия, при котором происходит наибольшая деформация грунта. Зависит от влажности грунтов, мощности слоя и расположения подземных вод. Сухие лессовые грунты при влажности W≤10% и уровне подземных вод на глубине более 8м относятся ко II категории по сейсмическим свойствам.

Определение сейсмичности площадки строительства необходимо производить на основании сейсмического  микрорайонирования или при производстве инженерно-геологических изысканий  площадки строительства.

 

2.3 Сейсмическое микрорайонирование.

     

 -количественная оценка изменения (увеличения или уменьшения) сейсмической балльности по сравнению с ее исходной или уточненной величиной на основе комплексного изучения сейсмических свойств грунтов, инженерно-геологических и гидрогеологических особенностей площадок строительства. Оценка изменений сейсмической балльности производится с учетом спектрального состава ожидаемых колебаний при землетрясений.

В качестве эталонных (фоновых) при сейсмическом микрорайонировании принимаются грунты  со средними сейсмическими свойствами, относящиеся ко II категории.

В состав входят  виды работ: ( сбор, анализ и обобщение  материалов прошлых исследований);

                                                       (инженерно-геологические, инструментальные  , геофизические исследования)

                                                       ( комплексная интерплитация данных, составление карт).

Методы: Основной- регистрация и изучение землетрясений  и взрывов.

                  Вспомогательный – изучение жесткостей, расчетные методы и анализ  поля микросейсм.

Инженерно-геологические  исследования.

Инструментальные  исследования.

Метод сейсмических жесткостей.

 

Сейсмичность площадки строительства в зависимости  от проявленности просадочных грунтов (табл.2-5)

 

Категория грунта                                                                                                             Сейсмичность района, баллы

 По сейсм.  св-вам                      Грунты                                                                       6              7              8              9

              I                 Сцементированные просадочные мощностью > 8м                -             6              7              8      

             II                 Непроявленные (целинные) просадочные при W< 10%,

                                И d _w> 8м и обязательном устранении возможных источ-

                                -ников замачивания. Проявленные (T>10лет)просадочные  

                                 И более не замачивавшиеся                                                       6              7               8                9   

          III                Непроявленные просадочные:

                               А).5<d_w<8м; 10<W<20%                                                                7              8               9              >9

                               Б).    d_w<5м;        W>20%                                                                8              9              >9             10

                               Проявленные просадочные и более  не замачивавшиеся:

                               А). 3<T<10лет                                                                                   7             8               9              >9

                               Б).      T<3лет                                                                                     8             9              >9             10

        Примечание: d_w – глубина уровня подземных вод,

                                 W – влажность,

                                  T  -  время, прошедшее с момента окончания замачивания.

 

Неблагоприятные в сейсмическом отношении условия  строительства (табл.2-6)

Грунты                           Причины  возникновения  сейсмодеформаций  и  активизации  склоновых  процессов