ДЕФОРМАЦІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОЗРАХУНКОВИХ МОДЕЛЕЙ ҐРУНТОВОЇ ТОВЩІ
DOI:
https://doi.org/10.17721/1728-2713.78.03Ключові слова:
ґрунти, моделі ґрунтів, моделювання сейсмічних коливань, пружні і непружні характеристики ґрунту, епістемічні й випадкові похибки, сейсмічні впливиАнотація
Розглянуто методику визначення деформаційних характеристик шарів розрахункових моделей ґрунтової товщі для еквівалентного лінійного і нелінійного моделювання її реакції на сейсмічні впливи. Продано результати збирання, аналізу і систематизації одержаних в Японії та США результатів лабораторних і польових досліджень деформаційних характеристик ґрунтів. На цій основі створено базу залежностей від величини зсувної деформації γ модуля зсуву G і коефіцієнта поглинання D для різних типів ґрунтів, характерних для будівельних майданчиків на території України. Проаналізовано результати дослідження факторів, які впливають на залежності G(γ) і D(γ). За результатами аналізу виділено основні параметри, які контролюють форму графіків зазначених залежностей і дозволяють швидко з допустимою точністю підібрати для кожного шару моделі ґрунтової товщі відповідні залежності із сформованої бази даних. Для глинистих порід: це індекс пластичності PL і глибина залягання; для піщаних порід: розмір частинок, їхній відсотковий вміст і глибина залягання. Представлено результати дослідження впливу епістемічних похибок, які виникають при виборі залежностей G(γ) і D(γ) для ґрунтових шарів розрахункової сейсмогеологічної моделі, на параметри амплітудно-частотної характеристики ґрунту, розрахованої з використанням еквівалентного лінійного моделювання коливань ґрунту при землетрусах. Розрахунки виконано з використанням програмного продукту PROSHAKE. Установлено, що похибки при визначенні деформаційних характеристик шарів ґрунту в розрахунковій моделі призводять до зміщення максимумів амплітудно-частотної характеристики (АЧХ), до зміни коефіцієнтів підсилення коливань, а також до появи "хибних" максимумів на високих частотах. Створена авторами база даних G(γ) і D(γ) для різних типів ґрунтів, характерних для майданчиків на території України, дозволяє застосовувати методи моделювання реакції ґрунтової товщі на сейсмічні впливи з урахуванням нелінійної поведінки ґрунтів. Розроблена методика формування розрахункових сейсмогеологічних моделей ґрунтової товщі шляхом введення залежностей G(γ) і D(γ), які відображають нелінійні властивості ґрунту, дозволяє (на рівні сучасних знань) максимально наблизити обчислювані частотні характеристики ґрунтової товщі до реальних. У результаті підвищується обґрунтованість і точність визначення кількісних параметрів сейсмічної небезпеки на досліджуваних будівельних і експлуатаційних майданчиках, що є необхідним для розробки ефективних заходів із забезпечення сейсмостійкості проектованих і наявних об'єктів.
Посилання
Voznesenskiy, E. A. Kushnareva, E. S., Funikova, V. V. (2014). Nature and the laws of stress wave attenuation in soils. M. : Flinta, 104 p. [in Russian].
Ishikhara, K. (2006). The behavior of soils during earthquakes. St. Petersburg: NPO "Georekonstruktsiya-Fundamentproekt", 383 p. [in Russian].
Kendzera, O. V. (2015). Seismic hazard assessment and protection against earthquakes. Practical applications of developments of Subbotin Institute of Geophysics of NAS of Ukraine. Bulletin of of NAS of Ukraine, 2, 44–57. http://nbuv.gov.ua/UJRN/vnanu_2015_2_10. [in Ukrainian].
Kendzera, O. V. (2015). Seismic hazard and seismic protection in Ukraine. Ukrayins'kyy heohrafichnyy zhurnal, 3, 9–15. http://dx.doi.org/ 10.15407/ugz2015.03. [in Ukrainian].
Kondratiev, O. K. (1986). Seismic wave in absorbing media. Moscow: Nedra, 176 p. [in Russian].
Iwasaki, T., Tatsuoka, F., Tokida, K., Yasuda, S. (1978). A practical method for assessing soil liquefaction potential based on case studies at various sites in Japan: Proc. of the 2nd Int. Conf. on Microzonation for Safer Construction, Research and Application. San Francisco. California, 2, 885–896.
Anderson, D. G., Richart, F. E. (1976). Effect of straining on shear modulus of clays. J. Geotechnical Engineering Division (ASCE), 102(GT9), 975–987.
Andreasson, B. A. (1979). Deformation Characteristics of Soft, High-Plastic Clays under Dynamic Loading Conditions. Doctoral Thesis. Dept. of Geotechnical Engineering. Chalmers University of Technology. Gothenburg, 242 p.
Andreasson, B.A. (1981). Dynamic Deformation Characteristics of a Soft Clay. International Conferences on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics. St. Loise. Missouri, 1, 65—70.
Bardet, J. P., Tobita, T. (2001). NERA. A computer program for nonlinear earthquake site response analyses of layered Soil Deposits. Los Angeles: Univ. of Southern California, 44 p.
Bardet, J. P., Ichii, K., Lin, C. H. (2000). EERA: A Computer program for Equivalent-linear Earthquake site Response Analysis of Layered soil deposits, Department of Civil Engineering, University of Southern California.
Stokoe, K. H., Darendeli, M. B., Gilbert, R. B., Menq, F.-Y., Choi, W.K. (2004). Development of a new family of normalized modulus reduction and material damping curves: Proc. NSF/PEER Int. Workshop on Uncertainties in Nonlinear Soil Properties and their Impact on Modeling Dynamic Soil Response. Univ. of California at Berkeley. Berkeley. California. http://peer.berkeley.edu/lifelines/Workshop304
Sun, J. I., Goleskorkhi, R., Seed, H. B. (1988). Dynamic moduli and damping ratios for cohesive soils. Report No. UCB/EERC-88/15. Univ. of California at Berkeley. Berkeley. California.
Electrical Power Research Institute, EPRI. (1993). Guidelines for determining design basis ground motions. Vol. 1: Method and guidelines for estimating earthquake ground motion in eastern North America., Report №. EPRI TR-102293. Palo Alto. California.
Andrus, R. D., Zhang, J., Ellis, B. S., Juang, C. H. (2003). Guide for estimating the dynamic properties of South Carolina soils for ground response analysis. FHWASC-03-07. South Carolina Department of Transportation. Columbia. SC, 141 p.
Hardin, B. O., Drnevich, V. P. (1972). Shear Modulus and Damping in Soils: Design Equations and Curves. Journal of the Soils Mechanics and Foundation Engineering Division. ASCE 98(SM7), 667–692.
Hashash, Y. (2012). DeepSoil User Manual and Tutorial. Department of Civil and Environmental Engineering University of Illinois at Urbana-Champaign. Board of Trustees of University of Illinois at UrbanaChampaign, 107 p.
Idriss, I. M. (1999). An Update to the Seed-Idriss Simplified Procedure for Evaluating Liquefaction Potential: Proc. of TRB Workshop on New Approaches to Liquefaction. Federal Highway Administration. Washington DC, 10 January 1999.
Isenhower, W. M., Stokoe K. H. (1981). Strain Rate Dependent Shear Modulus of San Francisco Bay Mud. Proc. of the International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soils Dynamics. University of Missouri-Rolla, 2, 597–602.
Ishibashi, I., Zhang, X.J. (1993). Unified dynamic shear moduli and damping ratios of sand and clay. Soils Found, 33(1), 182—191.
Iwasaki, T. Tatsouka, F., Takagi, Y. (1978). Shear moduli of sands under cyclic torsional shear loading. Soils Found, 18(1), 39–56.
Kendzera, O. (2015). Seismic hazard and seismic protection in Ukraine. In: Earth reality along the silk road and scientific cooperation. Atatürk Üniversiti: ERZURUM, 61–72.
Kim, T.C., Novak, M. (1981). Dynamic properties of some cohesive soils of Ontario. Canadian Geotech. J., 18(3), 371–389.
Kokusho, T. (1980). Cyclic triaxial test of dynamic soil properties for wide strain range. Soils Found, 20, 45–60.
Kokusho, T., Yoshida, Y., Esashi, Y. (1982). Dynamic properties of soft clay for wide strain range. Soils Found, 22(4), 1—18.
Kovacs, W. D., Seed, H. B., Chan, C. K. (1971). Dynamic moduli and damping ratios for a soft clay. ASCE. J. Soil Mech. Found. Div., 97(SM1), 59–75.
Kramer, S. L. (1996). Geotechnical Earthquake Engineering. N. J.: Prentice Hall. Upper Saddle River, 672 p.
ProShake Ground Response Analysis Program, version 1.1. User's Manual, EduPro Civil Systems. (1998). Washington, USA, 54 p.
Roblee, C., Chiou, B. (2004). A proposed geoindex model for design selection of non-linear properties for site response analyses. Proceedings, International Workshop on Uncertainties in Nonlinear Soil Properties and Their Impact on Modeling Dynamic Soil Response. University of California. Berkeley, California.
Sagaseta, C., Cuellar, V., Pastor, M. (1991). Cyclic loading: Proc. of the tenth European conference on soil mechanics and foundation engineering, 3, 981–990.
Seed, H. B., Idriss, I. M. (1982). Ground motions and soil liquefaction during earthquakes. Monograph. Earthquake Engineering Research Institute. Berkeley, California.
Schnabel, P. B., Lysmer, J., Seed, H. B. (1972). SHAKE: A computer pro-gram for earthquake response analysis of horizontally layered sites. Report No. EERC 72-12. Berkeley, California: Earthquake Engineering Research Center, University of California, 102 p.
Lanzo, G., Pagliaroli, A., Tommasi, P., Chiocci, F. L. (2009). Simple shear testing of sensitive very soft offshore clay for wide strain range. Canadian Geotech, 46(11), 1277–1288.
Seed, H. B., Idriss, I. M. (1970). Soil Moduli and Damping Factors for Dynamic Response Analysis. Report №. UCB/EERC-70/10, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley,California, 48 p.
Studer, J., Zingg, N., Prater, E. G. (1980). Investigation on Cyclic Stress-Strain Characteristics of Gravel Material: Proc. of the seventh World Conference on Earthquake Engineering. Istanbul, Turkey, 3, 355–362.
Tanaka, Y., Kudo, K., Yoshida, Y., Ikemi, M. (1987). A study on the mechanical properties of gravel-Dynamic properties of reconstituted sample. Central Research Institute of Electric Power Industry, Report U87019.
Tatsuoka, F., Iwasaki, T., Takagi, Y. (1978). Hysteretic damping of sands and its relation to shear modulus. Soils Found, 18, 25–40.
Taylor, P. W., Parton, I. M. (1973). Dynamic torsion testing of soils. Proc. of the 8th Int. Conf. on Soil Mech. and Found. Eng., International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, 425–432.
Vucetic, M. (1994a). Cyclic Characterization for Seismic Regions Based on PI. Proc. of the 13th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. New Delhi, India, 1, 329–332.
Vucetic, M. (1994b). Cyclic Threshold Shear Strains in Soils. J. Geotech. Eng., 120, 2208–2228.
Vucetic, M., Dobry, R. (1991). Effect of soil plasticity on cyclic response. J. Geotech. Eng., 117, 89–107.
Wang, Y. H., Siu, W. K. (2006). Structure characteristics and mechanical properties of kaolinite soils. II. Effects of structure on mechanical properties. Can. Geotech. J., 43(6), 601–618.
Yoshida, N., Iai, S. (1998). Nonlinear site response and its evaluation and prediction. In: The effects ol Surface Geology on Seismic Motion. Balkema, Rotterdam, 71–90.
Zen, K., Umehara, Y., Hamada, K. (1978). Laboratory tests and in situ seismic survey on vibratory shear modulus of clayey soils with various plasticities. Proc. of the 5th Japanese Earthquake Engineering Symp. Japan, 721–728.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Геологія
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ознайомтеся з політикою за посиланням: https://geology.bulletin.knu.ua/licensing
