Научная статья на тему 'Метод волновой диагностики системы «Грунт-здание», некоторые закономерности распространения сейсмических импульсов по конструкциям и сплошным средам в вертикальной плоскости'

Метод волновой диагностики системы «Грунт-здание», некоторые закономерности распространения сейсмических импульсов по конструкциям и сплошным средам в вертикальной плоскости Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
63
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МЕТОД ВОЛНОВОЙ ДИАГНОСТИКИ / КОЛЕБАНИЕ ГРУНТОВОГО МАССИВА / ДИАГНОСТИКИ СИСТЕМЫ ГРУНТ-СООРУЖЕНИЕ / ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС "СТРУНА-3М" / WAVE DIAGNOSTICS METHOD / SOIL VIBRATION / SOIL-BUILDING SYSTEM DIAGNOSTICS / STRUNA-3M MEASUREMENT SYSTEM

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Нигметов Г.М.

Рассмотрены закономерности распространения динамических импульсов по зданиям и сооружениям при установке источника импульсов по вертикали снизу или сверху объекта. Предложено для диагностики системы грунт-сооружение применять прямой волновой метод, основанный на регистрации времени прохождения сейсмического импульса и его формы на заданных участках. Метод позволяет выявить участки с пониженными скоростями сейсмических волн, а значит с пониженной прочностью материалов и дефектами. Получены результаты, говорящие о наличии фактора заметно влияющего на скорость прохождения импульса снизу-вверх или сверху-вниз при расположении источника вверху или внизу вертикальной трассы. Очевидно, таким фактором может являться гравитационное поле.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Нигметов Г.М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Wave diagnostics of soil-building system and some patterns of seismic signal propagation in vertical planes of structures and continua

Under analysis are patterns of dynamic impulse propagation in buildings and structures when the impulse source is located atop or adown an objective. For the soil-building system diagnostics, it is suggested to use direct wave method based on recording of transit time and shape of seismic signal in assigned zones. This method allows detecting zones of underspeed seismic waves, which are, thus, the zones of lower strength and damage. The research findings reveal a factor appreciably influencing signal transit velocity bottom-up and top-down with the signal source situated atop or a down the vertical route. Evidently, this factor may be the field of gravity.

Текст научной работы на тему «Метод волновой диагностики системы «Грунт-здание», некоторые закономерности распространения сейсмических импульсов по конструкциям и сплошным средам в вертикальной плоскости»

- © Г.М. Нигмстов, 2014

УДК 699.841:624.058

Г.М. Нигметов

МЕТОД ВОЛНОВОЙ ДИАГНОСТИКИ СИСТЕМЫ «ГРУНТ-ЗДАНИЕ», НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ ПО КОНСТРУКЦИЯМ И СПЛОШНЫМ СРЕДАМ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Рассмотрены закономерности распространения динамических импульсов по зданиям и сооружениям при установке источника импульсов по вертикали снизу или сверху объекта. Предложено для диагностики системы грунт-сооружение применять прямой волновой метод, основанный на регистрации времени прохождения сейсмического импульса и его формы на заданных участках. Метод позволяет выявить участки с пониженными скоростями сейсмических волн, а значит с пониженной прочностью материалов и дефектами. Получены результаты, говорящие о наличии фактора заметно влияющего на скорость прохождения импульса снизу-вверх или сверху-вниз при расположении источника вверху или внизу вертикальной трассы. Очевидно, таким фактором может являться гравитационное поле. Ключевые слова: метод волновой диагностики, колебание грунтового массива, диагностики системы грунт-сооружение, измерительный комплекс «Струна-3М».

Получивший в последнее время все большее распространение метод динамических испытаний системы «грунт-сооружение», основывается на колебательном подходе и в первую очередь предполагает определение периодов собственных колебаний грунтового массива в основании здания и самого сооружения.

Однако в условиях сильной вибрационной зашумленности оказывается не всегда возможным выделение явно выраженных «горбов» в спектрах колебаний системы «грунт-сооружение».

Выделение периодов собственных колебаний требует либо отсутствие вибрационных помех, либо применение дополнительных динамических источников, которые смогли бы задавить помехи и заставить систему колебаться с собственной частотой. Поэтому применение колебательного подхода на основе данных о периодах собственных колебаний не всегда становится возможным. С другой стороны применение метода

спектрального анализа основывается на разложении реального не стационарного сигнала на сумму стационарных гармоник из которых выделяются 1-6, иногда более главных тонов. Такое допущение не может точно отражать реальные динамические процессы, происходящие в системе «грунт-сооружение».

Предлагается для диагностики системы грунт-сооружение применять прямой волновой метод, основанный на регистрации времени прохождения сейсмического импульса и его формы на заданных участках.

Метод позволяет выявить участки с пониженными скоростями сейсмических волн, а значит с пониженной прочностью материалов и дефектами.

Импульсы, возбуждаемые в системе грунт сооружение, обладают достаточной мощностью и задавливают помехи. Таким образом волновой метод является помехозащищенным и может применяться в любых условиях, достаточно будет изменять мощность импульсного

Рис. 1. Спектры собственных колебаний здания. В нижней строке период собственных колебаний четко выделяется, в верхних строках спектры зашумлены

Рис. 2. Комплекс для создания сейсмических импульсов и регистрации динамических процессов в системе грунт-сооружение

100 10.« 1064 10 № 10 Кб 105 1032 1 0 34 1 0.96 1 0.98 11 1102 1104 11.» 1106 11.1 11.12 1114

Датчик 3

.......V......т 1 £ 1 ;------- ------- -------- ........ —-------: ■ ■

У 'V • Гт [-------- +-..... ! 111!;

10.6 10 62 10 64 1066 1 066 10.0 10 92 10.34 1 0.96 1 0.96 11 11 02 11 04 11 № 1106 11.1 11.12 11.14

Датчик 1

........ ! ! [ Т

А л ;

т тт у; ! 1 ! ! : :

-;- -!- - -1-1-1-;- -;-;- - —.

ШН 10 62 10 64 10 66 10.1М 10.9 10.92 10.94 10.36 1 0.96 11 1102 1104 11 № 1106 11.1 11.12 11.14

Рис. 3. Распространение импульса по конструкциям здания снизу-вверх

воздействия. Примеры использования волнового метода показали возможность легко выделять время вступления сигнала и таким образом получать времена пробегов импульса по контролируемым участкам. Для регистрации времен пробега импульсов на контролируемых участках применялся многоканальный измерительный комплекс «Струна-ЗМ», состоящий из 5 трехком-панентных пьезокерамических датчиков ускорений, аналогово-цифрового преобразователя и компьютера. Для создания импульсов может применяться сейсмоимпульсная установка «Гео-тон», или кувалда. Опыты проводились в железобетонном каркасном здании ФГУ ВНИИГОЧС(ФЦ). Возбуждение импульсов производилось прорезиненной кувалдой весом до 5 кГ.

Результаты анализа времен пробега импульса в вертикальной плоско-

сти позволили обнаружить специфику распространения импульса при возбуждении «снизу-вверх» и «сверху-вниз». Времена пробега импульсов оказались разными.

При равном расстоянии от первого нижнего до 4 верхнего датчика, было обнаружено, что среднее время пробега импульса от 4 нижнего до 1 верхнего датчика составляет 0,01 с, а от верхнего 1 до нижнего 4 датчика 0,015 с. Из рис. З и 4 видно, что импульс «снизу-вверх» имеет более растянутый вид, тогда как «сверху-вниз» импульс более короткий и затухающий.

При регистрации времени прохождения ультразвуковых импульсов прибором УК1401М на более короткой базе через сплошную среду эталона из оргстекла, также был обнаружен эффект разности прохождения импульса «снизу-вверх» и «сверху-вниз». Сред-

Рис. 4. Распространение импульса по конструкциям здания сверху-вниз

няя скорость «снизу-вверх» составляла 2700 м/с, «сверху-вниз» 2130 м/с.

Опыты многократно повторялись и однозначно получались разные величины по скорости прохождения импульса «снизу-вверх» и «сверху-вниз».

Таким образом, полученные результаты говорят о наличии фактора, который заметно влияет на скорость прохождения импульса снизу-вверх или сверху-вниз при расположении источника вверху или внизу вертикальной трассы. Очевидно, таким фактором может являться гравитационное поле.

Предлагается продолжить опыты по прохождению импульса по вертикали в различных типах материалов и различных конструктивных системах.

Подтверждение результатов в новых опытах позволит рассмотреть возможность практического применения обнаруженного эффекта.

Практическое применение такого эффекта очевидно возможно для высокоточного измерения силы тяжести, а значит для различных практических задач где необходимо точно знать величину силы тяжести.

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. И.К. Овчинников. Теория поля. - М.: Недра, 1979.

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_

Нигметов Г.М. - ВНИИ ГО ЧС.

2. Сейсморазведка. Справочник геофизика / Под ред. В.П. Номоконова, в 2 книгах. - М.: Недра, 1990. [ГШ

UDC 699.841:624.058

WAVE DIAGNOSTICS OF SOIL-BUILDING SYSTEM AND SOME PATTERNS OF SEISMIC SIGNAL PROPAGATION IN VERTICAL PLANES OF STRUCTURES AND CONTINUA

Nigmetov G.M.,

All-Russia Scientific Research Institute on Problems of Civil Defense and Emergency Situations.

Under analysis are patterns of dynamic impulse propagation in buildings and structures when the impulse source is located atop or adown an objective. For the soil-building system diagnostics, it is suggested to use direct wave method based on recording of transit time and shape of seismic signal in assigned zones. This method allows detecting zones of underspeed seismic waves, which are, thus, the zones of lower strength and damage. The research findings reveal a factor appreciably influencing signal transit velocity bottom-up and top-down with the signal source situated atop or a down the vertical route. Evidently, this factor may be the field of gravity.

Key words: wave diagnostics method, soil vibration, soil-building system diagnostics, Struna-3M measurement system.

REFERENCES

1. I.K. Ovchinnikov. Teorija polja (Theory of field), Moscow, Nedra, 1979.

2. Sejsmorazvedka. Spravochnik geofizika. Pod red. V.P. Nomokonova, v 2 knigah (Exploration seismology. Geophysicist's manual. Nomokonov V.P. (Ed.), in 2 books), Moscow, Nedra, 1990.

ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОГРАДИЕНТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ ДЕСТРУКЦИИ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ

(№ 1028/08-14 от 09.06.14, 12 с.)

Анисимов Виктор Николаевич - кандидат технических наук, президент НПЦ «Экоресурсы», e-mail: anisimov28@mail.ru, Логачев Игорь Иванович - кандидат физико-математических наук, доцент, Смольяков Александр Римович - доцент, НПЦ «Экоресурсы» АГН, МГИ НИТУ «МИСиС».

EVALUATION OF PARAMETERS OF HIGH-GRADIENT MAGNETIC FIELDS FOR THE DESTRUCTION COMPOUND STRUCTURE OF FERRUGINOUS QUARTZITE

Anisimov V.N., Candidate of Engineering Sciences,

President of Scientific Production Center «Ecology», e-mail: anisimov28@mail.ru, Logatchev I.I., Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Assistant Professor, Smolyakov A.R., Assistant Professor, Scientific Production Center «Ecology» AGN, Moscow Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS».

_ РУКОПИСИ,

ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.