Влияние нелинейных свойств среды на сейсмический эффект сильных землетрясений

Резюме

Актуальность работы. Традиционно сейсмические воздействия в практике сейсмостойкого строительства оцениваются величиной пикового горизонтального ускорения грунта. При анализе последствий сильных и разрушительных землетрясений необходимо учитывать многофакторность влияния процесса землетрясения на застройку. Известно, что нелинейные свойства среды оказывают влияние на спектральный состав и амплитуду колебаний на поверхности толщи, что обуславливает зависимость сейсмического эффекта от уровня воздействия. Целью работы является установление связи инструментальной сейсмической интенсивности с нелинейными свойствами среды в сложных инженерно-геологических и геоморфологических условиях. Методы работы. Моделирование колебаний грунтовой толщи выполнялось методом конечных элементов. Основные механические свойства среды были дополнены параметром, характеризующим нелинейную зависимость «напряжение-деформация». Результаты работы. Выполнено моделирование сейсмических колебаний грунтовой толщи с различным значением параметра крутизны нелинейной зависимости «напряжение-деформация». В результате установлены различия в спектральном составе и пространственном распределении энергии колебаний. В нелинейных спектрах происходит перераспределение энергии в более высокочастотную область, кратную основному пику, тем сильнее, чем сильнее крутизна кривой «напряжение-деформация». Установлено, что в целом различные инструментальные меры интенсивности имеют одинаковый характер изменения вдоль профиля, исключение составляет кумулятивная абсолютная скорость, распределение которой сильно меняется для разных значений крутизны кривой «напряжение-деформация». Степень проявления нелинейных свойств грунтов также может характеризоваться величиной площади нормированного спектра, увеличение которой связано с увеличением ширины спектра, обусловленной перераспределением энергии в более высокочастотную область.