1.3 . Учет сейсмических воздействий

Рассмотрим теперь особенности расчета устойчивости склонов или откосов в сейсмических районах [ 16, 20, 23, 39]. Поскольку методика расчета в данной работе будет приводиться в основном применительно к условиям оползневых склонов Южного берега Крыма, Кавказа и Закарпатья, в большинстве своем находящихся в сейсмических районах, действие сейсмики будем учитывать во всех выводимых формулах.

Сила землетрясения оценивается по двенадцатибалльной шкале. Весь Советский Союз районирован по сейсмичности. Для каждого района указывается максимальная балльность, которой может достигнуть землетрясение в этом районе. Расчеты откосов и склонов в районах, для которых сила землетрясения оценивается в 7 баллов и выше, производятся с учетом сейсмичности. Однако на отдельных участках одного и того же по балльности района фактическая сила землетрясений может отличаться от средней в зависимости от геологических условий. Неблагоприятными в сейсмическом отношении являются: насыщенные водой гравийные, песчаные и лессовидные грунты; мягкопластичные и текучие глинистые грунты; участки местности с сильно расчлененным рельефом - обрывистые берега, овраги, ущелья; выветрелые и сильно нарушенные породы; участки с близким расположением линий тектонических разрывов. Менее опасны в сейсмическом отношении невыветрелые скальные грунты, а также плотные и маловлажные крупнообломочные грунты.

При проектировании укрепления оползневых склонов или строительства сооружений на них следует учитывать их геологическое строение. В неблагоприятных геологических условиях, указанных выше, средняя сейсмическая балльность района должна повышаться на один балл; при благоприятных условиях - понижаться на один балл.

Учет сейсмического воздействия при расчете противооползневых удерживающих конструкций осуществляется добавлением к расчетным усилиям так называемой сейсмической силы.

Сейсмическая сила Q _с приближенно определяется как доля от веса массы грунта, которая претерпевает сейсмическое воздействие:

Q _с = μ P ,                                                                         ( 17)

где μ    - коэффициент динамической сейсмичности, значения которого рекомендуется при расчете естественных склонов принимать по табл. 1. При расчете искусственных откосов (насыпи дорог, плотины т.д.) значения коэффициента из табл. 1 следует (приближенно) увеличивать в 1,5 раза.

Таблица 1

Коэффициент динамической сейсмичности μ

Сейсмическая балльность района	1 - 6	7	8	9	10	11	12
μ	0,00	0,025	0,050	0,10	0,25	0,50	> 0,75

Направление силы Q _с рекомендуется считать наиболее неблагоприятным. В связи с этим будем принимать, что силы сейсма в каждом отсеке оползневого блока направлены параллельно основанию отсека, то есть совпадают с направлением сдвигающей силы в этом отсеке. Тогда при разбивке оползневого блока на отсеки сейсмические силы будем учитывать в отдельности при рассмотрении каждого отсека (складывать их со сдвигающими силами). Это, конечно, принципиально неточно, ибо направление сейсмического воздействия должно быть, естественно, единым по длине всего оползневого блока (соответствующим направлению ускорения сейсмической волны). Однако допущение о существовании в каждом отсеке своего направления сейсмической силы значительно упрощает дальнейший расчет и идет в запас прочности.

При сплошном водонасыщении оползневого массива сейсмические силы следует учитывать не только от веса грунта, но аналогичным образом и от веса воды.

Приведенный способ учета сейсмической силы, несомненно, является упрощенным. Однако его простота при применении в инженерных расчетах оправдывает имеющуюся неточность, которая может быть ликвидирована с помощью длительных экспериментальных исследований.

Р.Р. Чугаев [ 34] предложил для учета сейсмического воздействия рассчитываемый оползневой блок целиком поворачивать на угол отклонения результирующей объемной силы (равной равнодействующей вертикальной силы и горизонтальной силы сейсмического воздействия) от вертикали. При этом результирующая объемная сила становится вертикальной. Затем расчет выполняется в обычном порядке при вертикально действующих объемных силах, но для нового положения отсека, при котором на угол отклонения повернуты все элементы блока - верхний и нижний контуры, границы слоев, депрессионная линия, горизонт воды и т.д. Мы при рассмотрении расчетных методов этот способ учета сейсмической силы использовать не будем ввиду его сложности.