» » Общие положения о колебании грунта при сильных землетрясениях

Общие положения о колебании грунта при сильных землетрясениях

16.08.2016

Одна из основных задач прикладной сейсмологии - это выявление закономерности колебаний грунта, их амплитудно-частотных характеристик в зависимости от местных геологических условий площадки строительства и разработка соответствующих рекомендаций для норм сейсмостойкого строительства.
Так как вопросы обеспечения сейсмостойкости зданий и сооружений прежде всего обусловлены колебаниями грунтов при сильных землетрясениях, в этом разделе настоящей работы остановимся на изучении закономерностей колебаний грунтов при сильных землетрясениях - при магнитудах М>4 и интенсивности I>VI баллов. Результаты инструментальных наблюдений показывают, что параметры и закономерности колебаний грунта при землетрясениях в зависимости от их интенсивности, эпицентрального расстояния и геологических условий места регистрации сильно отличаются друг от друга.
В механике, как и в сейсмологии, основными характеристиками любого движения являются:
• величины перемещений, скоростей и ускорений в трех направлениях пространства (в двух горизонтальных и в вертикальном),
• амплитудно-частотные спектры этих колебаний,
• закономерности их затухания в зависимости от расстояния до источника возмущения (очага) и продолжительность интенсивных колебании.

Достоверные сведения о характере колебаний грунтов при землетрясениях можно получить только при их регистрации во время землетрясения. Как было отмечено в первой части книги, перемещения грунта y0(t), их скорости y0(t)' и ускорения у0(t)'' записываются при помощи разных записывающих устройств. Обычно в эпицентральной зоне, где поверхность Земли подвергается наиболее интенсивным сотрясениям, целесообразно записывать ускорения (акселерограмма) грунта. Перемещения грунта (сейсмограмма) в этой зоне во время сильных землетрясений достигают таких больших величин, что их точное инструментальное- воспроизведение становится технически не осуществимым. Перемещения грунта с достаточной степенью достоверности удается записывать в эпицентральной зоне преимущественно при слабых землетрясениях, а при сильных землетрясениях на больших расстояниях от эпицентра. В обоих случаях эти записи (сейсмограммы) с точки зрения их использования для оценки сейсмостойкости сооружений не представляют практического интереса, так как возникающий от таких сотрясений грунта уровень напряжений несущих элементов сооружений по сравнению с их предельно допустимыми существенно низок. Кроме того, здания и сооружения разрушаются или подвергаются повреждениям вследствие генерирования в них во время землетрясения инерционных сил, которые в свою очередь обусловлены именно ускорениями грунта. Таким образом, с точки зрения обеспечения сейсмостойкости сооружений наибольший интерес представляют закономерности ускорений грунта во время землетрясения (акселерограмм). Поэтому в данной главе предметом наших исследований в основном будут акселерограммы сильных землетрясении. Хотя необходимо заметить, что современные средства вычислительной техники позволяют при необходимости путем последовательного интегрирования акселерограммы грунта дополнительно получить величины скоростей (велисограмму) и перемещений (сейсмограмму) грунта. Обратное решение этой задачи также приемлемо, так как последовательным дифференцированием сейсмограммы можно дополнительно получить соответствующие велисограммы и акселерограммы землетрясения. Мы специально эти возможности подчеркиваем, так как при решении ряда сложных задач сейсмостойкости сталкиваемся с необходимостью наличия не только акселерограммы, но и велисограммы и сейсмограммы одного и того же землетрясения.