vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2021-23-3-167-178vestniktgasu-1013Research ArticleОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯBASES, FOUNDATIONS AND SUBSTRUCTURESПрогноз сейсмостойкости сооружений по результатам численного моделирования деформационных свойств грунтовых основанийNumerical simulation of subgrade soil deformation properties for prediction of earthquake resistance of structuresСоколовМ. В.SokolovM. V.

Соколов Михаил Валерьевич, доцент, канд. техн. наук

650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28

Mikhail V. Sokolov, PhD, A/Professor

28, Vesennyaya Str., 650000, Kemerovo, Russia, 650000

ПростовС. М.ProstovS. M.

Простов Сергей Михайлович, профессор, докт. техн. наук

650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28

Sergei M. Prostov, DSc, Professor

28, Vesennyaya Str., 650000, Kemerovo, Russia, 650000

psm.kem@mail.ruГерасимовО. В.GerasimovO. V.

Герасимов Олег Васильевич, доцент, канд. техн. наук

650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28

Oleg V. Gerasimov, PhD, A/Professor

28, Vesennyaya Str., 650000, Kemerovo, Russia, 650000

gerasimov@noocentr.comКузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. ГорбачеваРоссияGorbachev Kuzbass State Technical UniversityRussian Federation202127062021233167178Copyright © Соколов М.В., Простов С.М., Герасимов О.В., 20212021Соколов М.В., Простов С.М., Герасимов О.В.Sokolov M.V., Prostov S.M., Gerasimov O.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/1013

Объектом исследования является прогноз сейсмостойкости при укреплении грунтовых оснований сооружений.

Цель работы заключается в численной оценке суммарного приращения сейсмической интенсивности при искусственном преобразовании и укреплении грунтов основания на основе результатов геомеханического моделирования.

Исследование базируется на классических математических методах моделирования грунтовых оснований в плоской нелинейной постановке.

Представлен новый подход к определению суммарного приращения сейсмической интенсивности, основанный на определении отношения величин оседаний фундаментов зданий и сооружений до и после работ по укреплению грунтов. В работе представлены результаты прогноза изменения сейсмостойкости для реальных объектов, полученные по данным инженерно-геологических изысканий и численным компьютерным моделям.

Установлено, что за счет преобразования грунтовых оснований сейсмостойкость может снижаться более чем на 0,5 балла. Данная методика может быть применена для корректировки балльности как для отдельных объектов, так и уточнения границ сейсмических зон на картах ОСР.

Purpose

Purpose: The aim of this paper is to predict the earthquake resistance in strengthening the subgrade soils of structures. Numerical simulation of the total increment of seismic intensity during the artificial transformation and strengthening of subgrade soils based on geomechanical modeling.

Research methods

Research methods: Classical mathematical methods for modeling subgrade soils in a plane nonlinear problem.

Originality

Originality: A new approach is developed to determine the total increment of seismic intensity using the ratio between the subsidence values of building foundations and structures before and after soil strengthening. The paper presents the prediction results of changes in seismic resistance of real objects, based on engineering and geologi cal surveys and numerical computer models. It is shown that due to the transformation of subgrade soils, the earthquake resistance can be reduced by more than 0.5 points.

Practical implication

Practical implication: This technique can be used to adjust the score for individual objects and map the boundaries of seismic zones.

грунтовые основаниясейсмостойкостьприращение сейсмической интенсивностиукрепление грунтовчисленное моделированиеsubgrade soilearthquake resistanceseismic intensity incrementsoil strengtheningnumerical simulationReferencesYakovlev D.V., Lazarevich T.I., Tsirel S.V. Natural and induced seismic activity in Kuzbass // Journal of Mining Science. 2013. V. 49. P. 862–872.Yakovlev D.V., Lazarevich T.I., Tsirel S.V. Natural and induced seismic activity in Kuzbass. Journal of Mining Science. 2013. V. 49. Pp. 862–872.Брыксин А.А., Селезнев В.С. Влияние техногенных факторов на сейсмичность районов Кузбасса и озера Байкал // Геология и геофизика. 2012. Т. 3. № 3. С. 399–405.Bryksin A.A., Seleznev V.S. Vliyanie tekhnogennykh faktorov na seismichnost' raionov Kuzbassa ozera Baikal [Influence of technogenic factors on seismicity of the Kuzbass regions of Lake Baikal]. Geologiya i geofizika. 2012. V. 3. No. 3. Pp. 399–405. (rus)Shabarov A.N., Tsirel S.V., Morozov K.V., Rasskazov I.Yu. Concept of integrated geodynamic monitoring in underground mining // Gornyi Zhurnal. 2017. V. 9. P. 120–134.Shabarov A.N., Tsirel S.V., Morozov K.V., Rasskazov I.Yu. Concept of integrated geodynamic monitoring in underground mining. Gornyi Zhurnal. 2017. V. 9. Pp. 120–134.Масаев Ю.А. и др. Массовые взрывы при добыче угля открытым способом и их влияние на сейсмические проявления в Кузбассе // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2016. № 4. С. 48–54.Masaev Yu.A., et al. Massovye vzryvy pri dobyche uglya otkrytym sposobom i ikh vliyanie na seismicheskie proyavleniya v Kuzbasse [Mass explosions during open pit coal mining and their impact on seismic manifestations in Kuzbass]. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugol'noi promyshlennosti. 2016. No. 4. Pp. 48–54. (rus)Еманов А.Ф. и др. Сейсмические активизации при разработке угля в Кузбассе // Физическая мезомеханика. 2009. № 12. С. 37–43.Emanov A.F., et al. Seismicheskie aktivizatsii pri razrabotke uglya v Kuzbasse [Seismic activation during coal mining in Kuzbass]. Fizicheskaya mezomekhanika. 2009. No. 12. Pp. 37–43. (rus)Еманов А.А., Еманов А.Ф., Фатеев А.В., Лескова Е.В. Техногенная сейсмическая активизация на юге Кузбасса (п. Малиновка) // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. № 3. Т. 2. С. 66–71.Emanov A.A., Emanov A.F., Fateev A.V., Leskova E.V. Tekhnogennaya seismicheskaya aktivizatsiya na yuge Kuzbassa (p. Malinovka) [Technogenic seismic activation in the south of Kuzbass (Malinovka settlement)]. Interekspo Geo-Sibir'. 2017. No. 3. V. 2. Pp. 66–71. (rus)Ибрагимов М.И., Семкин В.В., Шапошников А.В. Цементация грунтов инъекцией растворов в строительстве. Москва : Изд-во АСВ, 2017. 266 с.Ibragimov M.I., Semkin V.V., Shaposhnikov A.V. Tsementatsiya gruntov in"ektsiei rastvorov v stroitel'stve [Cementation of soils by solution injection]. Moscow: ASV, 2017. 266 p. (rus)Простов С.М., Покатилов А.В., Рудковский Д.И. Электрохимическое закрепление грунтов / РАЕН. Томск : Изд-во Том. ун-та, 2011. 294 с.Prostov S.M., Pokatilov A.V., Rudkovsky D.I. Elektrokhimicheskoe zakreplenie gruntov [Electrochemical soil fixation]. Tomsk: TSU, 2011. 294 p. (rus)Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. Москва : Недра, 1987. 221 с.Fadeev A.B. Metod konechnykh elementov v geomekhanike [Finite element method in geomechanics]. Moscow: Nedra, 1987. 221 p. (rus)Зуевская Н.В., Дворник С.А. и др. Изменение напряжено-деформированного состояния грунтов при устройстве глубоких выемок // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта. 2011. № 38.Zuevskaya N.V. Yardnick S.A., et al. Izmenenie napryazheno-deformirovannogo sostoyaniya gruntov pri ustroistve glubokikh vyemok [Stress-strain state of soils during deep excavations]. Nauka i progress transporta. Vestnik Dnepropetrovskogo natsional'nogo universiteta zheleznodorozhnogo transporta. 2011. No. 38. (rus)Бондарев В.И. и др. Рекомендации по применению сейсмической разведки для изучения физико-механических свойств рыхлых грунтов в естественном залегании для строи- тельных целей. Москва, 1974. 142 c.Bondarev V.I., et al. Rekomendatsii po primeneniyu seismicheskoi razvedki dlya izucheniya fiziko-mekhanicheskikh svoistv rykhlykh gruntov v estestvennom zaleganii dlya stroitel'nykh tselei [Recommendations on the use of seismic exploration for studying physical and mechanical properties of loose soils in natural occurrence for construction purposes]. Moscow: 1974. 142 p. (rus)Сердюков А.С., Яблоков А.В., Чернышов Г.С. и др. Методы сейсмических исследований водонасыщенности грунтов и горных пород с использованием поверхностных волн // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2016. Т. 1. № 3. С. 185–190.Serdyukov A.S., Yablokov A.V., Chernyshov G.S., et al. Metody seismicheskikh issledovanii vodonasyshchennosti gruntov i gornykh porod s ispol'zovaniem poverkhnostnykh voln [Seismic studies of water saturation of soils and rocks using surface waves]. Fundamental'nye i prikladnye voprosy gornykh nauk. 2016. V. 1. No. 3. Pp. 185–190. (rus)Простов С.М., Хямяляйнен В.А., Герасимов О.В. Комплексный мониторинг процессов высоконапорной инъекции грунтов / РАЕН. Кемерово ; Москва : Издательское объединение «Российские университеты»: Кузбассвузиздат. – АСТШ, 2006. 94 с.Prostov S.M., Hämäläinen V.A., Gerasimov O.V. Kompleksnyi monitoring protsessov vysokonapornoi in"ektsii gruntov [Monitoring of high-pressure injection process of soils]. Kemerovo; Moscow: Russian Universitie; Kuzbassvuzizdat, 2006. 94 p. (rus)Sokolov M., Prostov S., Kharitonov I. Geomechanical Substantiation of the Parameters of Injection Fixing of the Soil Bases During the Liquidation of the Emergency Condition of the Structure // E3S Web Conference. IIIrd International Innovative Mining Symposium. 2018. V. 41. Article 01009. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184101009Sokolov M., Prostov S., Kharitonov I. Geomechanical substantiation of the parameters of injection fixing of the soil bases during the liquidation of the emergency condition of the structure. Proc. 3rd Int. Innovative Mining Symposium. 2018. V. 41. DOI: 10.1051/e3sconf/20184101009Соколов М.В., Простов С.М. Геомеханическое обоснование параметров инъекционного закрепления неоднородного неустойчивого грунтового основания здания // Вестник КузГТУ. 2017. № 3. С. 37−44.Sokolov M.V., Prostov S.M. Geomekhanicheskoe obosnovanie parametrov in"ektsionnogo zakrepleniya neodnorodnogo neustoichivogo gruntovogo osnovaniya zdaniya [Geomechanical substantiation of injection fixation parameters of unstable subgrade soil]. Vestnik KuzGTU. 2017. No. 3. Pp. 37–44. (rus)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.