Влияние грунтовых условий на интенсивность сейсмических воздействий

Анализ последствий землетрясений показывает, что грунтовые условия влияют на повреждения зданий и сооружений в сейсмических районах, при этом основное значение имеют физико-механические свойства грунтов, характеризующие способность данного грунта воспринимать и передавать сейсмические волны, возбуждаемые землетрясением.

Установлено два главных причин влияния грунтовых условий на разрушительные последствия землетрясений.

Первая связана с динамическими характеристиками грунтов в поверхностных слоях Земли, располагающихся на коренных породах более глубинных слоев.

Вторая определяется несущей способностью самих грунтов.

Движение коренных пород, связанное с сейсмическими колебаниями, вынуждает поверхностные слои к ответным движениям, зависящим от их динамической жесткости. При достаточной толщине поверхностного слоя и неблагоприятном сочетании характеристик собственных колебаний слоя с характеристиками вынуждающих колебаний коренных пород возможно возникновение резонансных явлений, вызывающих заметное усиление движения этих поверхностных слоев, по сравнению с движением подстилающих их коренных пород. Более интенсивное движение поверхностных слоев грунта по сравнению с глубинными слоями установлено как теоретическими, так и экспериментальными исследованиями.

Таким образом, как показывают исследования, наличие более слабых грунтов над плотными породами приводит к увеличению интенсивности колебаний на поверхности.

С.В. Медведев подразделяет грунты на семь категории:

1. граниты
2. известняки и песчаники
3. полускальные
4. крупнообломочные
5. песчаные
6. глинистые
7. насыпные

На основании обследований ряда землетрясений были установлены приращения интенсивности колебаний ∆J в баллах по шкале ИФЗ для перечисленных групп грунтов.

Значение ∆J становилось в зависимость от сейсмической жесткости грунтов-значений νρ по формуле

∆J=1,67lg ν₀ρ_0/ ν_n ρ_n

где ν₀ и ν_n - скорости распространения сейсмических волн в граните и рассматриваемом грунте, км/сек;

ρ₀ и ρ_n – плотность гранита и рассматриваемых грунтов.

В случае нескольких слоев над коренной породой с различными ν_iρ_i учитывается средняя жесткость в пределах 10м толщи по формуле

Формула

Выполненные С.В. Медведевым расчетные анализы сведены внизу в таблице. Данные этой таблицы относятся к грунтам, находящимся в состоянии естественной влажности.

Таблица5

Примечание ν_р,п –скорость распространения продольных волн.

При наличии обводнении грунтов категории 4-7 по таблице в пределах верхней их 10м толщи, как показал опыт землетрясений, разрушительный эффект по сравнению с сухими грунтами значительно возрастает. Это связано как со снижением монолитности грунтов и следовательно, их несущей способности, так и с уменьшением жесткости. Считается, что для супесей, суглинков и мелкозернистых песков при глубине грунтовых вод в пределах до 1м (h_в≤1м) от поверхности Земли интенсивность землетрясения увеличивается на 1 балл, при 1< h_в≤4м на 0,5 балла, а при h_в>10м обводнение нижерасположенных грунтов не сказывается на интенсивность движения поверхностных слоев.

Лекция 7

Тема лекции 7.Анализ последствий разрушительных землетрясений

План лекции

· Последствия разрушительных землетрясений и анализ их последствий.

Тезисы лекции

Анализ последствий разрушительных землетрясений. Ашхабадское землетрясение 6 октября 1948года с интенсивностью 9-10 баллов;Джамбульское землетрясение 10 мая 1971 года с интенсивностью 7 баллов;Карпатское землетрясение 4 марта 1977 года с магнитудой 7,2 (землетрясение в Бухаресте с интенсивностью 8–8,5 баллов);Кайраккумское землетрясение 13 октября 1985 года на территории Таджикистана с магнитудой 6,1 по шкале Рихтера с интенсивностью более 8 баллов; Спитакское землетрясение в Армении 7 декабря 1988 года;Катастрофическое землетрясение магнитудой М=7,9 26 января 2001 года в районе штата Гуджарат (Индия).

Основное содержание лекций