Упрощенная HTML-версия
Атомное строительство I 24
53
тема
номера
Сила исходных воздействий характери-
зуется непрерывной величиной макси-
мальных ускорений. На рис.1 показан
вид графиков грунтовых коэффициентов
S и L, определенных по материалам об-
следования последствий землетрясения
Лома Приета 1989 г. в зависимости от
величины скорости поперечных волн. Ис-
ходное воздействие в данном случае не
превышает 0,1 g, что гарантирует линей-
ность сейсмических волновых процессов.
Скорость поперечных волн является наи-
более важной характеристикой сейсми-
ческих свойств грунтового массива, как в
нормах США, так и в отечественных нор-
мах. График рис.1 показывает непрерыв-
ную зависимость свойств сейсмических
воздействий (через поправки к величи-
нам сейсмических ускорений) от свойств
грунтов в виде значений средних ско-
ростей поперечных волн в 30-метровой
толще. И непонятно по какой причине
использовано понятие грунтовых катего-
рий. Они здесь абсолютно не нужны.
Следует заметить, что скорость попереч-
ных волн не является единственной ве-
личиной, определяющей сейсмические
свойства грунта. Реакция грунта на сейс-
мические воздействия, определяется
также плотностью, точнее сейсмической
жесткостью - произведением плотно-
сти на скорость поперечных волн. Будет
уместно отметить, что именно эта ве-
личина фигурирует в качестве главной
количественной характеристики свойств
грунта в таблице 1 Российского нормати-
ва [ 1 ]. График зависимости грунтовых
коэффициентов S и L от сейсмической
жесткости показан на рис. 2.
График рис.2 можно представить в ана-
литическом виде формулой: lg S = -0,4 lg
R + 1,32.
Аналогичным способом можно получить
выражение для связи низкочастотного
грунтового коэффициента L : lg L = -0,6 lg
R + 2. В обоих выражениях размерность
сейсмической жесткости R [т•м-2•с-1 ].
С помощью этих выражений по величине
сейсмической жесткости можно полу-
чить значение грунтового коэффициен-
та. Для этого достаточно знать сейсми-
ческую жесткость 30-метровой толщи
грунта. Тем самым использование поня-
тия категории становится излишним. Не-
прерывные свойства сейсмической сре-
ды адекватно описываются непрерывной
величиной – сейсмической жесткостью.
Ещё раз отметим, что полученные зна-
чения коэффициентов S и L. характери-
зуют сейсмические процессы в линейной
области напряжений и деформаций. Для
учёта нелинейности требуется дополни-
тельные исследования, но принципиаль-
ная непрерывность сейсмических явле-
ний и параметров имеет место и в этом
случае.
В качестве мультипликативной едини-
цы грунтовых коэффициентов, как сле-
дует из графика рис. 2, можно принять
грунт с сейсмической жесткостью 2000
т/с∙м2. что одновременно устраняет
отмеченный в литературе недостаток,
когда свойства «среднего» грунта зави-
сят от силы сейсмических воздействий.
Это представление следует использо-
вать также при составлении карт ОСР
и ДСР, иначе как легко показать неиз-
бежны плохо учитываемые, но весьма
существенные ошибки.
Непрерывность спектральных характе-
ристик
Помимо отмеченного влияния на интен-
сивность, понятие грунтовых категорий
используется при учете спектральных
особенностей сейсмических колеба-
ний посредством спектров реакции
или нормированной его разновидно-
сти - коэффициента динамичности βi. В
Российских нормах вид зависимости βi
от периода собственных колебаний Ti
зданий или сооружений различен для
разных категорий грунта.
В нормах США зависимость спектраль-
ных характеристик от категорий грунта
проявляется через величину грунтовых
коэффициентов. Поскольку, как было
показано, грунтовые коэффициенты
однозначно определяются величиной
сейсмической жесткости, можно па-
раметры спектральных характеристик
также выразить через величину сейс-
мической жесткости в виде непрерыв-
ных зависимостей: SDS = 14• 10 -0,4 lg
R • SS ; SDl = 158•10 -0,67 lgR •Sl .
Проведенные расчеты показывают, что
коэффициенты динамичности реаль-
ных грунтовых толщ лежат в преде-
лах от 2 до 6.
Вообще резонансные явления в
практике СМР учитываются плохо. В
нормативах содержатся лишь общие
рекомендации, мало помогающие на
практике. Критики метода сейсмиче-
ских жесткостей справедливо указы-
вают на его органический недостаток,
состоящий в недоучете резонансных
явлений. Использование микросейсм
для учета резонансов, теоретически
оправданное, на практике также со-
пряжено с множеством ошибок из-за
влияния техногенных помех.
Не претендуя на решение этого во-
проса во всех деталях, укажем на
некоторые возможности, реализация
которых может оказаться полезной
в определении резонансных явлений
в грунтовых толщах. Так, например,
значения коэффициентов динамич-
ности свыше 2,5 являются признаком
резонансных явлений.
Существует еще одно обстоятель-
ство, почему грунтовые категории не-
удовлетворительно описывают свой-
ства грунтового массива, связанные
с резонансными явлениями. Действи-
тельно, категория грунта, как было
сказано, определяется средними
значениями скорости Vs и плотности
в верхнем 30- метровом слое грунта.
Но в самом грунтовом массиве поря-
док чередования слоев может быть
произвольным, хотя средние величи-
ны сохраняются. Для примера рас-
смотрим две модели, включающие
два слоя с повышенными (С) и с пони-
женными (В) значениями скоростей и
плотностей.
РИС.1 Зависимость грунтовых поправок от величины скоростей
поперечных волн