» » Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

16.08.2016

В грунте постоянно происходят колебания с незаметными амплитудами порядка нескольких микрон. Такие микроколебания в сейсмологии называются микросейсмами. Эти колебания можно рассматривать как упругие колебания приповерхностного слоя, т.е. они отображают основные упругие характеристики слоев поверхностной толщи. Этот метод определения преобладающих периодов был разработан в Японии. В настоящее время он широко применяется и в других странах. Для измерения микроколебаний на грунте устанавливаете; высокочувствительный трехкомпонентный велисо1раф (рис.2.10a) который регистрирует колебания грунта в течение нескольких минут Затем при помощи специального регистра (рис. 2.10б) и электронного анализатора производится частотный анализ колебаний. При наличие указанной аппаратуры все операции выполняются весьма просто.
Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

Эта простота является основным достоинством метода, позволяющая выполнить измерения в большем количестве числа точек исследуемой строительной площадки.
На рис. 2.11 показан план основания опирания подошвы фундамента (в начале строительства) церкви св. Григория Просвятителя в Ереване и расположение точек измерения макроколебаний. Грунтами основания являются пласты трещиноватых базальтов с прослойками глыб с песчаным заполнением до 20-30%. Измерения проводились в 12 точках в котловине на бетонной подготовке в трех взаимоперпендикулярных направлениях.
Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

На рис. 2.12 показаны записи микроколебаний грунта и соответствующие их спектры Фурье для точек 8 и 9. Результаты итоговых измерении приведены в табл. 2.2.
Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

Значение преобладающего периода микроколебаний грунта после полного возведения церкви размерами 58x58x54м составило 0,31-0,4 сек (рис. 2,12а), те. изменилось (уменьшилось) незначительно по сравнению с первоначальным его значением до возведения.
Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

Большое количество таких измерений было проведено японскими специалистами на территории Армении, приехавшими сюда после разрушительного Спитакского землетрясения 7 декабря 1988 года для обследования последствий землетрясения и оказания научной и технической помощи своим армянским коллегам.
Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

На многие вопросы причин массовых разрушений 9-этажных каркасно-панельных зданий (серия 111) в городе Гюмри эти исследования дали обоснованные ответы. Эти аспекты и полный анализ последствий Спитакского землетрясения приводятся далее. Здесь мы остановимся только на результатах по измерению преобладающих периодов для территории городов Гюмри, Ванадзор и Спитак, наиболее пострадавших во время землетрясения.
Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

На рис. 2.16-2.17 показаны схемы расположения высоко-чувствительных сейсмографов в городах Ванадзор и Спитак, полученные записи и значения преобладающих периодов, заимствованных.
Как видно из результатов приведенных измерении, значение преобладающих периодов центральной части города Гюмри находятся в диапазоне 0.51-0.64 сек, в Взнадзоре 0.22-0,57 сек и в Спитаке 0.2-0.43 сек.
Из рис. 2.15 видно, что на спектрах для Ленинахана явно прослеживаются также преобладающие периоды со значением около 1.0 сек. Согласно тем же источникам, в северо-западных участках A1 и А2 (в сторону Мармашена) и юго-восточном — А3 (в сторону аэропорта) (рис.2.12) значения преобладающего периода оказались в диапазоне 0.35-0.5 сек. Как уже отмечали, основное преимущество этого метода заключается в его простоте, малой трудоемкости и затрате. Одно важное обстоятельство: для практического использования результатов анализа микроколебаний при сейсмических расчетах запись надо произвести не на верхнем почвенном слое, а на том уровне, где будет расположена подошва фундамента проектируемого сооружения.
Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний
Определение преобладающих периодов по записям микроколебаний

Кроме того, при таких измерениях необходимо избегать влияния движения транспортных средств и других постоянных источников генерации колебании грунтов. Поэтому такие измерения целесообразно производить в ночное время для того, чтобы колебания грунта были вызваны только естественными микросейсмами.
Возникает естественный вопрос: какая связь между преобладающими периодами, установленными по вышеизложенным способам анализа микроколебаний, и значениями преобладающих периодов колебаний грунта при реальных землетрясениях. На этот непростой вопрос, как и следовало ожидать, однозначного ответа нет. К.Канаи на основании анализа регистрированных акселерограмм многочисленных землетрясений в США и Японии установил следующее: “1) для землетрясений с магнитудой более 6.0 преобладающий период колебаний для каждой местности строго определен и совпадает с преобладающим периодом микросейсм; 2) в районах, где при сейсмическом воздействии проявляются два или более преобладающих периодов колебаний, для каждого землетрясения эти периоды различны. Однако они совпадают с одним из периодов, которые характеризуют пики на спектрах микросейсмических колебаний”.
Н. Ньюмарк и Э. Розенблюэт эти утверждения считают весьма спорными, во-первых, из-за нелинейной работы грунта и, во-вторых, они считают, что при микроколебаниях (особенно от движения транспорта) только самые верхние слои вовлекаются в работу. На этом вопросе мы еще остановимся ниже, после изложения других методов определения преобладающих периодов неоднородных многослойных приповерхностных толщ.