Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Construction
доктор технических наук, профессор кафедры строительства
Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Soil Mechanics and Geotechnics, Vice Rector
доктор технических наук, профессор кафедры механики грунтов и геотехники, проректор
Corresponding Member of RAASN, Doctor of Technical Sciences, Head of the Department of Foundations, Structural Dynamics and Engineering Geology
член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, заведующий кафедрой оснований, фундаментов, динамики сооружений и инженерной геологии
Academician of RAASN, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Building Materials Science
академик РААСН, доктор технических наук, профессор кафедры строительного материаловедения
This study presents the results of instrumental observations of the interaction process of an underground structure with the soil environment under explosion-induced seismic impact. During seismic impact, the soil imparts kinetic energy to underground structures, the value of which depends on the contact area of the structure and the soil and the conditions of interaction. In this regard, the energy-based evaluation of the process of joint vibration of the underground structure and the environment under explosive seismic waves is of great significance. The analysis of energy release in terms of frequencies shows that the energy of seismic radiation at different frequencies of the spectrum is not the same, and there is a well-defined maximum in the energy spectrum at small equivalent distances, i.e. at a certain frequency value much more energy is released than at other frequencies. Mathematical expressions are provided for calculating the total energy of ground vibrations, estimated proportion of energy propagating in the soil, and the energy received by the underground structure during their interaction. A formula is proposed for calculating a dimensionless coefficient of the vibration process, indicating the share of energy transmitted through the soil to the underground structures. Three zones are identified that characterize the relationships of the forces of interaction in the contact area. The first is the zone with a linear relationship between the force and the deflection of the structure. Then, in the next zone, the proportionality between the values is violated with the loss of the elastic nature of the interaction. In the third zone, the underground structure slides relative to the ground. Aspects of the interaction of a thin-walled structure with the soil are considered. Calculations show that the obtained relationships can be used with sufficient accuracy to evaluate the seismic intensity of explosive seismic waves.
Приведены результаты инструментальных наблюдений по исследованию процесса взаимодействия подземного сооружения с грунтовой средой, при сейсмовзрывных воздействиях. При сейсмических воздействиях грунт сообщает подземным сооружениям кинетическую энергию, величина которой зависит от площади контакта сооружения и грунта, условий взаимодействия. В этой связи большое значение имеет энергетическая оценка процесса совместного колебания подземного сооружения и среды при действии сейсмовзрывных волн. Приведены дискретные спектры энерговыделений на разных частотах, построенные на основе экспериментально полученных результатов. Анализ энерговыделения по частотам показывает, что энергия сейсмического излучения на различных частотах спектра не одинакова, а в энергетическом спектре при малых приведенных расстояниях имеется четко выраженный максимум, т.е. на определенной величине частот выделяется значительно больше энергии, чем в других частотах. Приведены математические выражения для расчета общей энергии колебаний грунтовой среды, оценки соотношения энергии, протекающей в грунте, и энергии, получаемой подземным сооружением при их взаимодействии. Предло- жена формула для расчета безразмерного коэффициента колебательного процесса, показывающего долю энергии, передаваемой через грунт на подземные сооружения. Выделены три зоны, характеризующие зависимости сил взаимодействия в контактной области. Первая зона характеризуется линейной зависимостью между силой и относительным перемещением сооружения. Затем в следующей зоне пропорциональность между значениями нарушается с потерей упругого характера взаимодействия. В третьей же зоне происходит скольжение подземного сооружения относительно грунта. Рассмотрены особенности взаимодействия тонкостенного сооружения с грунтовой средой. Расчеты показывают, что полученные зависимости с достаточной точностью могут быть использованы при оценке сейсмической интенсивности сейсмовзрывных волн.