При строительстве зданий и сооружений в сейсмоопасных регионах проводят работы по определению поведения грунтов во время сильных землетрясений. Москва не находится в сейсмоопасной зоне, но последствия землетрясений могут доходить и до центральных регионов. По этой причине в комплекс изысканий включают сейсмическое микрорайонирование (СМР).
Что такое сейсмическое микрорайонирование
Сейсмическое микрорайонирование – комплекс сейсмологических работ, который проводится для изучения поведения грунтов при землетрясениях в 7 баллов и выше.
Сила сейсмического воздействия на инфраструктуру зависит от следующих факторов:
-
типы грунтов;
-
рельеф;
-
тектоника.
В этой статье рассмотрим, как рыхлые отложения влияют на увеличение сейсмоопасности площадки под строительство.
Как определить, нужно ли выполнять СМР
-
карта А ー 10 %;
-
карта B ー 5 %;
-
карта C ー 1%.
СМР выполняют при проектировании и строительстве зданий общего назначения в регионах с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов по карте В. Для сооружений с повышенным уровнем ответственности таких как, атомные станции или гидротехнические объекты, сейсмологические исследования проводятся, начиная с 6 баллов по карте С.
Карты сейсмического районирования территории РФ - ОСР-2015
Так же СМР выполняют на участке, на котором рыхлые отложения соответствуют категориям III или IV по сейсмическим свойствам и находящемся в районе с сейсмичностью 6 баллов по карте А.
Расчетная сейсмичность грунтов
Как выполняется СМР
Работы по сейсмическому микрорайонированию делятся на два вида: инструментальные и расчетные.
Инструментальные методы
Проведение полевых измерений методами наземной или скважинной сейсморазведки, измерение микросейсм и слабых землетрясений. При полевых измерениях получают значения поперечных волн для грунтов и рассчитывают дополнительную сейсмоопасность (приращение балльности) для участка работ.
Расчетные методы
Определение поперечных скоростей по лабораторным значениям модуля общей деформации и плотности грунта. Дальше, зная среднюю скорость поперечной волны (S), рассчитываем приращение балльности для площадки.
Приращение балльности прибавляем к исходному уровню сейсмичности и округляем до следующего балла, т.е. до целого значения. Например, если значения 6.2-6.3, то уровень сейсмичности остается прежним 6 баллов, а если 6.5-6.6 сейсмичность становится на балл больше.
Все дело в том, что в поле измеряем интегральные значения скорости, которые относятся ко всему объему исследуемой толщи, а не к конкретному слою грунта. При интерпретации полевых измерений определяем значения скорости для каждого из слоев, которые в идеале должны совпадать или быть близки к расчетным значениям.
Почему важно рассчитывать приращение балльности при проектировании зданий
Балльность сейсмоопасных районов определяется на основе скальных грунтов. Если фундамент закладывается в скальные грунты, то приращение балльности считать не нужно.
В рыхлых грунтах кроме опасности разрушительной силы высокоамплитудной поперечной волны может случится резонансный эффект, который приведет к еще большим разрушениям.
Резонансные частоты рассчитываются по методу Накамура (HVSR-метод), который позволяет при помощи трехкомпонентной регистрации микросейсмического фона исследовать толщу грунтов и получить амплитудно-частотную характеристику разреза. Эти данные будут полезны для проектирования зданий и сооружений.
Преимущество метода HVSR в том, что он позволяет получить резонансные частоты грунта без знания геологического строения или распределения скорости S-волн с глубиной.
Кейс: как мы провели СМР исследования для бизнес-центра в Москве
БЦ «Президент Плаза» находится в районе с уровнем сейсмичности равному 5 баллов по шкале MSK-64. Грунты на площадке исследований относятся к II категории по сейсмическим свойствам.
Месторасположение участка работ
Какие работы требовалось провести
Комплекс СМР включал в себя инструментальный и расчетные методы. На объекте были выполнены измерения резонансной частоты по методу Накамура (HVSR-метод), а приращение балльности рассчитали по лабораторным характеристикам грунтов.
Как провели сейсмологические исследования
Наблюдения по методу Накамура выполнялись тремя трехкомпонентными станциями, которые записывали микросейсмические колебания. Затем данные микросейсм пересчитывались в амплитудно-частотные характеристики грунта.
Для расчета приращения балльности взяли лабораторные значения плотности и модуля деформации грунтов для каждого ИГЭ, затем определили среднюю скорость S-волны изучаемой толщи, а дальше по методу сейсмических жесткостей рассчитали приращение балльности.
Результаты распределения относительного приращения балльности
Какие результаты получили
Резонансные частоты грунта характеризуются значениями 2.4-2.6 Гц, и эти значения следует учитывать с собственными частотами проектируемого здания при проведении расчетов на сейсмостойкость.
Полученные спектральные отношения методом HVSR
Исходная сейсмичность района осталось прежней 5 баллов, так как приращение балльности не превышало значений 0.5.
Схема приращение балльности
Нужно ли вам проведение сейсмического микрорайонирования
СМР необходимо, если ваш объект:
-
находится в сейсмоопасном регионе, где возможны землетрясения 7 баллов и выше;
-
относится к атомным электростанциям и гидротехническим сооружениям;
-
находится на площадке, где развиты грунты III и IV категории по сейсмическим свойствам.
Для консультации по вопросам проведения сейсмического микрорайонирования обратитесь к нашему ведущему геофизику.
