Приложение Г (справочное). Уточнение исходной сейсмичности

Приложение Г
(справочное)

Уточнение исходной сейсмичности

Г.1 Общие положения

Г.1.1 Транспортные сооружения в сейсмических районах следует рассматривать как составные части единой природно-технической транспортной системы, подвергающейся при землетрясениях поражающим факторам (воздействиям) в виде сейсмических волн в грунте, тектонических разрывов, оползней, обвалов, снежных лавин, селевых и водно-песчаных потоков, разжижения грунта, цунами.

Г.1.2 Мероприятия по защите транспортных сооружений от землетрясений разрабатывают и осуществляют с целью минимизации социальных потерь и экономического ущерба посредством предотвращения отказа транспортной инфраструктуры, функционирование которой необходимо для обеспечения спасательных и аварийных работ, а также возможной эвакуации населения из района стихийного бедствия.

Г.1.3 Мероприятия по защите от землетрясений должны предусматривать в таком составе и объеме, чтобы объект выдержал расчетное сейсмическое воздействие без обрушения несущих конструкций, а также без таких повреждений, которые могут стать причиной аварий транспортных средств, привести к потере управления дорогами и портами, вызвать длительное прекращение движения транспорта в результате землетрясения.

Г.1.4 Мероприятия защиты от землетрясений объектов нормальной и повышенной сейсмостойкости разрабатывают по указаниям настоящих правил на основе предварительной оценки сейсмической опасности по картам общего сейсмического районирования ОСР-97-А и ОСР-97-В с уточнением исходной сейсмичности по результатам научно-исследовательских работ, фондовым и справочным материалам, а также применением данных сейсморазведки и корреляционных уравнений инженерной сейсмологии для учета влияния местных инженерно-геологических и геоморфологических условий на сейсмичность участков строительства наземных объектов (инженерно-геологических условий и глубины заложения выработок на сейсмичность участков строительства тоннелей).

Г.1.5 Работы по содержанию объектов нормальной и повышенной сейсмостойкости должны включать в себя периодический визуальный контроль за их состоянием, обследование после сейсмических толчков силой 6 и более баллов, в особенности в местах с неблагоприятными инженерно-геологическими и геоморфологическими условиями, разработку и осуществление мер по ремонту и усилению конструкций, получивших повреждения при землетрясениях и других опасных литосферных, гидросферных и атмосферных процессах, а также при техногенных воздействиях.

Г.1.6 Мероприятия антисейсмической защиты зданий и сооружений первого класса сейсмостойкости следует разрабатывать с учетом силы максимального расчетного землетрясения (МРЗ). Силу МРЗ определяют на основании материалов детальных геологических, сейсмотектонических и геофизических исследований опасности землетрясений и сопутствующих им явлений (процессов) в районе строительства. Во всех случаях силу МРЗ принимают не менее силы землетрясения, повторяющегося в среднем один раз за 2000 лет, и не более силы землетрясения, повторяющегося в среднем один раз за 5000 лет.

Г.1.7 Если сила МРЗ на участке строительства объекта первого класса сейсмостойкости с учетом влияния на сейсмичность местных инженерно-геологических и геоморфологических условий превышает 9 баллов по шкале MSK-64, то в дополнение к настоящим правилам следует руководствоваться требованиями [5].

Г.2 Уточнение исходной сейсмичности

Г.2.1 Исходную сейсмическую опасность пункта строительства в целочисленных баллах шкалы MSK-64 следует определять:

при проектировании объектов нормальной сейсмостойкости по карте ОСР-97-А;

при проектировании объектов повышенной сейсмостойкости по карте ОСР-97-В.

Г.2.2 Исходные амплитудные характеристики колебаний грунта в горизонтальной плоскости в районах (пунктах) сейсмичностью 6, 7, 8, 9 и 10 баллов для площадок, расположенных на ровных участках местности и сложенных средними по сейсмическим свойствам грунтами, принимаются следующими:

при сейсмичности 6 баллов:

50 - ускорения, 4,0 см/с - скорости, 2,0 см - перемещения;

при сейсмичности 7 баллов:

100 - ускорения, 8,0 см/с - скорости, 4,0 см - перемещения;

при сейсмичности 8 баллов:

200 - ускорения, 16,0 см/с - скорости, 8,0 см - перемещения;

при сейсмичности 9 баллов:

400 - ускорения, 32,0 см/с - скорости, 16,0 см - перемещения;

при сейсмичности 10 баллов:

800 - ускорения, 64,0 см/с - скорости, 32,0 см - перемещения.

Примечание - К средним по сейсмическим свойствам грунтам относят песчано-глинистые отложения с сейсмической жесткостью , где - плотность грунта, ; - скорость поперечной сейсмической волны в грунте, м/с.

Г.2.3 Исходные амплитудные характеристики колебаний среднего по сейсмическим свойствам грунта корректируют с применением результатов научно-исследовательских работ по актуализации карт ОСР-97, фондовых и справочных материалов с уточнением силы землетрясения в районе строительства до десятых долей целого балла.

Г.2.4 Уточненная сила землетрясения в районе (пункте) строительства может отличаться от сейсмичности района, указанной на выбранной карте ОСР-97, на положительное или отрицательное значение . В любом случае для дальнейшего расчета принимают, что модуль поправки не должен превышать 1,0.

Г.2.5 По приращению балльности определяют поправку к исходным амплитудным характеристикам колебаний грунта в виде коэффициента, который находят по формуле

, (Г.1)

где - приращение балльности в долях целого балла, найденное при уточнении исходной сейсмичности.

Г.2.6 При проектировании объектов особой сейсмостойкости для определения силы максимального землетрясения по комплексу геологических, геофизических и геохимических данных составляют карты опасных сейсмогенерирующих структур в радиусе 100 км от объекта. На этой основе с учетом сейсмологических сведений (наблюдаемая, историческая и палеосейсмичность) выделяются зоны возможных очагов землетрясений и от этих зон рассчитывают сейсмические воздействия для средних по сейсмическим свойствам грунтов и ровных площадок на участке строительства.

Г.2.7 Для характеристики сейсмогенерирующих структур проводят анализ фондовых и литературных источников геолого-геофизического и сейсмологического содержания совместно с материалами полевых геологических работ, сейсморазведки, эманационной и газовой съемок на ключевых участках, результатами дешифрования аэро- и космических снимков, данными регистрации сейсмодислокаций радиоуглеродным методом.

Г.2.8 При выполнении геофизических исследований для обеспечения строительства объекта особой сейсмостойкости, как правило, следует проводить сейсмологические наблюдения сетью временных станций с целью подтверждения данных о выделенных по фондовым и справочным материалам активных очагах землетрясений по инструментально зафиксированным слабым толчкам и получения информации о распределении их эпицентров по глубине.

Г.2.9 Установленная сила максимального расчетного землетрясения отличается от сейсмичности района по карте ОСР-97-В на значение . По приращению балльности определяют поправку в виде множителя к исходным амплитудным характеристикам колебаний грунта при землетрясении, сила которого указана на карте ОСР-97-В. Поправочный коэффициент находят по формуле (Г.1).

Г.3 Сейсмическое микрорайонирование

Г.3.1 Материалы работ по сейсмическому микрорайонированию (СМР) участков строительства транспортных объектов должны содержать количественные оценки влияния особенностей залегания слоев и сейсмических свойств грунта расчетной толщи на амплитудные и спектральные характеристики сейсмического воздействия.

Г.3.2 Число микрозон различной сейсмической опасности, выделяемых на участке строительства, определяют в зависимости от неоднородности строения исследуемой грунтовой толщи и изменчивостью сейсмических свойств грунта. При СМР участков больших мостовых переходов, как правило, следует выделять микрозоны русла реки, ее пойм и береговых склонов. На участках возведения малых и средних мостов достаточно выделить одну микрозону по данным разведочного бурения на площадке опоры с наименее благоприятными свойствами грунта.

Г.3.3 При выборе положений верхней и нижней границ расчетной толщи, границы слагающих слоев нужно учитывать свойства грунтов инженерно-геологического разреза, тип и конструктивное решение фундаментов, глубину их заложения, влияние природно-техногенных воздействий на сохранность и свойства грунтов в транспортном коридоре.

Примечание - На участках распространения многолетнемерзлых грунтов мощность деятельного слоя следует принимать от поверхности грунта до уровня нормативной глубины сезонного оттаивания мерзлых грунтов.

Г.3.4 Сейсмичность площадок строительства мостовых опор с массивными фундаментами мелкого заложения устанавливают в зависимости от сейсмических свойств грунта расчетной толщи мощностью 10 м, расположенной ниже отметок заложения фундаментов, сооружаемых в открытых котлованах. Если в пределах разведанной глубины инженерно-геологического разреза 10-метровый слой подстилается слоем менее прочного грунта, то нижнюю границу расчетной толщи следует принимать в уровне подошвы слабого подстилающего слоя, а ее верхнюю границу - на отметках низа фундаментов. Мощность слоев грунта в пределах расчетной толщи определяют по данным инженерно-геологических разрезов, соответствующих центральным осям фундамента.

Г.3.5 Для мостовых опор с фундаментами глубокого заложения положение верхней границы расчетной толщи грунта устанавливают с учетом устойчивого уширения подмостового русла (срезки), общего размыва грунта у опоры, требований планирования набережных и технологии сооружения фундаментов. Из состава расчетной толщи исключают грунт насыпей подходов и залегающие с поверхности неуплотненные насыпные грунты, слои ила, торфа, склонные к разжижению водонасыщенные рыхлые песчаные, а также очень слабые глинистые грунты текучепластичной и текучей консистенции.

Г.3.6 Для мостовых опор с фундаментами из свай-стоек нижнюю границу расчетной толщи принимают в уровне кровли скальной породы, твердомерзлого нескального или другого малосжимаемого грунта (глины твердой консистенции со статическим модулем деформации Е > 50 МПа, крупнообломочных отложений с песчаным заполнителем или с содержанием не более 40% глинистого заполнителя), на который опираются гибкие сваи-стойки. Если мощность неконсолидированного слоя оказывается меньше 10 м, то в состав расчетной толщи включают часть скального массива, твердомерзлого нескального или другого малосжимаемого грунта, с тем чтобы общая мощность расчетной толщи была не менее 10 м. То же правило действует при определении нижней границы расчетной толщи в основании столбчатых (свайных) опор, опирающихся на малосжимаемый грунт.

Г.3.7 Для мостовых опор с фундаментами (телом опор ниже ригеля) из висячих свай нижнюю границу расчетной толщи можно принимать в уровне нижних концов свай, но не менее 10 м от верхней границы расчетной толщи. Если в инженерно-геологическом разрезе присутствуют линзы или прослойки менее прочного грунта под слоем, в который погружены нижние концы свай, нужно считать, что нижняя граница расчетной толщи проходит по подошве наиболее заглубленного слабого слоя инженерно-геологического разреза. Во всех случаях мощность расчетной толщи при проектировании мостовых опор с фундаментами из висячих свай принимают не ниже уровня поверхности достигнутой при бурении разведочных скважин и не более 30 м.

Г.3.8 Для мостовых опор с массивными фундаментами глубокого заложения (опускными колодцами), опертыми на скальную породу, твердую глину или малосжимаемые гравийно-галечниковые отложения, сейсмичность строительных площадок, как правило, устанавливают в зависимости от сейсмических свойств массива, расположенного сбоку от фундамента, принимая мощность расчетной толщи от ее верхней границы не менее 10 м.

Примечание - При учете сил инерции в неконсолидированном слое и сейсмического давления грунта на боковые грани опускного колодца допускается в качестве расчетной толщи использовать малосжимаемый грунт мощностью 10 м, считая вниз от его кровли (отметки подошвы опускного колодца).

Г.3.9 Сейсмичность микрозон припортальных и заглубленных участков тоннелей следует определять в зависимости от сейсмических свойств массива, в котором ведут проходку горных выработок и сооружают обделку тоннеля.

Г.3.10 Сейсмичность площадок строительства насыпей и труб под насыпями следует определять в зависимости от сейсмических свойств грунта верхнего 10-метрового слоя основания насыпи.

Г.3.11 Сейсмичность площадок строительства выемок определяют в зависимости от сейсмических свойств грунта 10-метрового слоя, считая от контура откосов выемки.

Г.3.12 Для опор контактной сети, расположенных на насыпи, сейсмичность строительных площадок находят в зависимости от сейсмических свойств грунта насыпи и ее основания, для опор контактной сети в выемках и в нулевых местах учитывают сейсмические свойства грунта основания дороги на глубину 10 м от уровня основной площадки земляного полотна.

Г.3.13 При определении сейсмичности площадок строительства подпорных стен и причальных сооружений в портах применяют те же правила выделения расчетной толщи грунта, что и для мостовых опор.

Г.3.14 При определении сейсмичности площадок строительства вокзалов и других зданий транспортного назначения сейсмические свойства грунта расчетной толщи принимают усредненными по территории строительных площадок секций здания, разделенных деформационными (антисейсмическими) швами.

Г.3.15 При расчете сейсмоустойчивости склонов сейсмичность участка относят к массиву породы, относительно которого проверяют возможность скольжения вышележащих отложений.

Г.3.16 При сейсмическом микрорайонировании участков строительства транспортных объектов амплитудные характеристики колебаний грунта, уточненные в соответствии с разделом Г.2, дополнительно корректируют с учетом местных инженерно-геологических и геоморфологических условий. Поправку задают в форме коэффициентов, модифицирующих амплитуды перемещений, скоростей и ускорений расчетной грунтовой толщи.

Г.3.17. Поправочный коэффициент на динамические свойства расчетной грунтовой толщи (ее сейсмическую жесткость) определяют по формуле

, (Г.2)

где - сейсмическая жесткость грунта расчетной толщи, ;

- плотность грунта, ;

- скорость поперечных сейсмических волн в расчетной толще, м/с.

Г.3.18 Если расчетная толща грунта состоит из нескольких слоев, то в этом случае принимают во внимание средневзвешенную сейсмическую жесткость пачки слоев, определяемой по формуле

, (Г.3)

где - толщина z-гo слоя пачки, м;

- сейсмическая жесткость i-го слоя пачки, , относительно поперечных сейсмических волн.

Г.3.19 Плотность грунтов инженерно-геологического разреза устанавливают при общих инженерно-геологических изысканиях при доверительной вероятности 0,98. Скорости поперечных сейсмических волн в слоях находят по данным сейсморазведки или применяя корреляционные уравнения, связывающие физические, прочностные и деформационные свойства грунтов со значением скорости поперечных сейсмических волн.

Г.3.20 При сейсмическом микрорайонировании участков дорог, расположенных на крутых горных склонах, амплитудные характеристики колебаний грунта корректируют в зависимости от рельефа местности. Поправку определяют в форме коэффициента учета рельефа местности , на который умножают амплитуды колебаний грунта.

Для речных долин в горной местности, врезанных в коренные породы на 100 м и более при отношении высоты бортов к ширине долины поверху не менее 0,5 допускается принимать значение коэффициента равным 0,5 для дна долины и 1,25 для верха ее бортов. Для площадок, расположенных на бортах между их верхом и дном долины коэффициент определяют по интерполяции в зависимости от высоты расположения площадки над дном долины.

Г.3.21 Геофизические методы исследований при сейсмическом микрорайонировании, включая сейсморазведку, следует применять во всех случаях изысканий на участках строительства транспортных объектов особой сейсмостойкости.

Г.3.22 При проведении изысканий на участках строительства объектов нормальной и повышенной сейсмостойкости сейсморазведку и другие методы геофизических исследований, как правило, применяют в следующих случаях:

сложение верхней толщи инженерно-геологического разреза слоями крайне слабых грунтов (торфа, ила, текучих суглинков, рыхлых песков и др.), требующее их замены или укрепления с оценкой влияния изменения геологической среды на сейсмичность участка строительства;

наличие в разрезе линз погребенных слабых грунтов, в том числе таликов в мерзлой толще, а также карстовых пустот, заполненных слабыми грунтами;

при большой мощности аллювиальных и морских отложений в устьях рек и в морских проливах;

особо сложные инженерно-геологические условия, встречающиеся на участках меандрирующих рек с поймами, выполненными крайне слабыми отложениями, которые залегают на неровной кровле консолидированных отложений, изрезанной палеоруслами блуждающей реки;

присутствие на участке строительства дислокаций сейсмотектонического и сейсмогравитационного генезиса;

падение в сторону тальвега пластов глинистых грунтов и коренной породы типа аргиллита, способствующее потере устойчивости покровных отложений на склонах долин при землетрясениях;

возможность применения при сейсмомикрорайонировании данных сейсморазведки прошлых лет, выполненной на исследуемой территории или в аналогичных инженерно-геологических условиях на прилегающих участках (территориях).

Г.4 Определение расчетной сейсмической нагрузки на мосты

Г.4.1 Расчетную сейсмическую нагрузку, приложенную в точке k и соответствующую i-му тону собственных колебаний системы, определяют по формуле

, (Г.4)

где - поправочный коэффициент на вариации сейсмичности по территории зон целочисленной балльности, обозначенных на картах ОСР-97 (см. формулу Г.1);

- поправочный коэффициент на инженерно-геологическую обстановку на участке строительства (см. формулу Г.2);

- поправочный коэффициент на рельеф местности (см. Г.3.20).

Описание остальных обозначений приведено в 7.6.7.