Динамическая неустойчивость грунтов (понятие и предмет исследования)

1.1. Понятие о динамической неустойчивости грунтов

Целесообразно начать с определения понятия «динамическая неустойчивость грунта». В специальной литературе весьма широко используется другой термин — «динамические свойства грунтов», который при внимательном рассмотрении оказы­ вается неоднозначным. С одной стороны, динамические свойства грунтов характе­ ризуют различные формы их реакции на динамические нагрузки, а с другой — это свойства грунтов как среды распространения колебаний (упругие, демпфирующие, фильтрующие и др.). В связи с этой неудобной, но устоявшейся неоднозначностью терминологии употребление понятия динамической неустойчивости предпочтитель­ нее. Под динамической неустойчивостью будем понимать увеличение деформируе­ мости и снижение прочности, а в более широком смысле — повышение вероятности разрушения грунта при динамическом нагружении по сравнению со статическими условиями. С этой точки зрения любой грунт может рассматриваться как потен­ циально динамически неустойчивый, и весь вопрос в соотношении критического для него уровня воздействия с реально действующими нагрузками.

В такой постановке динамическая неустойчивость грунтов как проблема ин­ женерной геологии охватывает все задачи, связанные со снижением жесткости и прочности грунтов при динамических нагрузках разного происхождения. Зем­ летрясения, движущийся транспорт, взрывы при экскавациях, работа тяжелых машин, ветровые и волновые нагрузки часто приводят к повреждениям зданий и других инженерных сооружений в результате значительных и неравномерных осадок, смещений пород на склонах, разрушении насыпей. Примеры таких аварий, причинивших огромный экономический ущерб и вызвавших человеческие жерт­ вы, бесчисленны. Первые документальные сведения о возникновении оползней на склонах в результате землетрясения относятся к 372 г. до н.э. (Seed, 1968) — еще до рождения Александра Македонского! Самые тяжелые последствия обычно имели случаи сейсмического разжижения водонасыщенных песчано-пылеватых грунтов. Так, катастрофическое разжижение обводненных пылевато-песчаных грунтов, вы­ звавшее жертвы и причинившее огромный экономический ущерб, произошло при двух сильных землетрясениях 1964 г.: 27 марта у берегов Аляски близ Анко­ риджа с М 8,4 и 16 июня в Ниигате (Япония) с М 7,5; 264 жертвы Гиссарского толчка (Таджикистан) с М 5,5 22 января 1989 г. были «накрыты» катастрофическим оползнем-потоком, возникшим в результате разжижения лессовых грунтов. Список этот можно продолжать и дальше. Один из недавних и впечатляющих примеров — Калифорнийское землетрясение 17 января 1994 г. с Ms 6,8 и эпицентром в Нортридже, близ Лос-Анжелеса. По уровню нанесенного ущерба — свыше 30 млрд долларов это землетрясение стало самым «дорогостоящим» за всю историю США. При толчке были зафиксированы невероятно высокие вертикальные и горизонталь­

катастрофических оползней разжижения в высокочувствительных «быстрых» глинах Скандинавии и Канады. Квазитиксотропное разупрочнение слаболитифицированных глинистых отложений не только создает дополнительные сложности при стро­ ительстве и эксплуатации сооружений с динамическими нагрузками, но и облегчает возведение свайных фундаментов за счет роста несущей способности забивных свай во времени. Разжижаемость рыхлых песков в водонасыщенном состоянии при динамическом воздействии используется в строительной практике для их ви­ броуплотнения. Вполне определенный практический смысл имеет также изучение усталостных свойств прочных грунтов с жесткими структурными связями, нахо­ дящихся в условиях действия на них длительных динамических нагрузок разной интенсивности от тяжелых и ответственных сооружений.

1.2. Зарождение и развитие современной динамики грунтов

Закономерности поведения грунтов и их взаимодействия с сооружениями в условиях динамических нагрузок изучаются динамикой грунтов — областью знаний, находящейся на стыке инженерной геологии, геотехники и строительного дела. Такое ее междисциплинарное значение связано с тем, что работа фундаментов всех инженерных сооружений в условиях динамических нагрузок определяется следующими тремя основными группами взаимодействующих и взаимосвязанных факторов:

•свойствами грунтов основания;

•параметрами динамической нагрузки и схемой ее передачи сооружению;

•материалом, конструкцией и характером сопряжения фундамента с основа­ нием.

Само название «динамика грунтов» не является бесспорным в смысле точности отражения содержания предмета исследований. Тем не менее оно (название) стало общепринятым в мировой практике, и в дальнейшем мы будем пользоваться этим термином в указанном выше объеме понятия.

Возникновение динамики грунтов в первую очередь связано с бурным разви­ тием в начале XX века техники вообще и строительством железных и автомобильных дорог в особенности. Чрезвычайно важными стали вопросы работы насыпей и зем­ ляного полотна дорог под действием динамических нагрузок, формирования свойств искусственно уплотненных грунтов, а также разработки методов их динамического уплотнения. Судя по публикациям того времени, первым, кто наблюдал проявление тиксотропных свойств глин в полевых условиях (хотя само понятие «тиксотропия» возникло лишь в 1927 г.), понимая, что, собственно, происходит с грунтом, был, вероятно, А. М. Аттерберг. Его представления о причинах жидкообразного поведе­ ния пласта водонасыщенных глин при строительстве железной дороги на севере Швеции были опубликованы в немецком агрономическом журнале еще в 1908 г. (Atterberg, 1908). Однако становление динамики грунтов как особого научного на­ правления происходит все же в 30 - 50-х годах нашего столетия в тесной связи с успе­ хами механики грунтов после выхода в свет книги К. Терцаги (1929 — на немецком языке, 1933 — русский перевод) и преимущественно в послевоенный период.

Определяющее влияние на развитие в СССР динамики грунтов в это время оказали работы Д. Д. Баркана (1948), О. Я. Шехтер (1948, 1953) и О. А. Савинова (1955, 1959). Это были работы, заложившие теоретические основы расчета фунда­ ментов сооружений в условиях динамических нагрузок. Кроме того, в них впервые исследовалось влияние вибраций разной интенсивности на компрессионную сжи­ маемость грунтов оснований (главным образом, песчаных), вводилось понятие

«критического ускорения» колебаний. Для решения задач о колебаниях жестких массивных фундаментов на сжимаемых основаниях этими авторами использовались упруго-линейные модели поведения грунтов. При этом:

а) сам фундамент считается абсолютно жестким, б) связь между перемещениями фундамента и реакциями основания (или

между напряжениями и деформациями грунта) полагается линейной, в) грунт считается невесомым.

Таким образом, все разнообразие реальных ситуаций сводится к задаче о ко­ лебаниях твердого массивного тела на упругих невесомых пружинах без затухания, а динамическая задача, в свою очередь, сводится к статической, т. к. если известны динамические характеристики фундамента (масса и жесткость), то можно опреде­ лить упругую реакцию основания, которое аппроксимировалось моделью Винклера, отвечающей гипотезе местных упругих деформаций (рис. 1, а). В этом случае упругие деформации в каждой точке под подошвой фундамента полагаются независимыми друг от друга, т. е. вертикально нагруженный фундамент передает только верти­ кальное, одинаковое в каждой точке удельное давление. Модель Винклера удобна для расчетов, но не согласуется с реальным распределением напряжений и дефор­ маций в грунте, и может дать некоторое представление лишь о низкочастотной (околостатической) реакции фундамента. О. А. Савинов предлагал пользоваться вместо нее моделью М. М. Филоненко-Бородича (рис. 1,*), отвечающей основанию с местными упругими деформациями, на которое наложена без трения однород­ ная, всесторонне растянутая мембрана, обеспечивающая распределение внешней нагрузки вдоль поверхности грунта. Более широкое распространение впоследствии получила теория упругого полупространства, отвечающая гипотезе общих упругих деформаций (рис. 1,6). Она подразумевает анализ колебаний твердого тела с из­ вестной массой на поверхности упругой, однородной, изотропной, непрерывной полубесконечной среды (т. е. грунт считается идеальным материалом). 3 этом слу­ чае для расчета реакции основания необходимы значения динамического модуля сдвига и коэффициента Пуассона грунта, а также характер распределения давления по подошве фундамента.

а

Рис. 1. Схемы деформирования оснований под фундаментом по упруго-линейным моделям: а — местных деформаций; б — общих упругих деформаций; в — основание М. М. ФилоненкоБородича (по Н.Д. Красникову, 1970)

Основы теории распространения волн в упругой (или вязкоупругой) сплошной среде были заложены в 1904 г. работой Т. Лэмба о колебаниях упругого полупро­ странства, вызванных сосредоточенной силой («динамическая задача Буссинеска»). А первым инженерным приложением упругодинамической теории к задачам ди­ намики грунтов стала работа Е. Рейсснера (1936), в которой была изложена ма­ тематическая формулировка задачи о вертикально колеблющейся массе (в форме диска) на упругом полупространстве. Решение было приблизительным, поскольку для упрощения принималось равномерное распределение контактных напряжений. Но главное — им было установлено наличие радиационного затухания энергии колебаний в грунте при распространении упругих волн, зарождающихся на гра­ нице фундамент-основание. Впоследствии решение Е. Рейсснера было расширено применительно к разным типам распределения давления (Sung, 1953) и для разных

мод колебаний (Bycroft, 1956) фундаментов различной формы, но они также были приблизительными, поскольку в действительности распределение контактных на­ пряжений, позволяющее получать равномерные смещения, непостоянно и меняется с частотой колебаний (Gazetas, 1983).

В этот же период после выхода в свет книги Г. Фрейндлиха (Freundlich, 1935) появился ряд работ (Roeder, Paris, 1939; Moretto, 1948; Boswell, 1949; Berger, Gnedinger, 1949; Skempton, Northey, 1952; Krynine, 1958; Аккерман, 1958), зало­ живших основы изучения тиксотропии в связных грунтах. Особое место среди них занимает фундаментальное исследование Г. Б. Сида и К. Чена (Seed, Chan, 1957), впервые выявившее ряд закономерностей тиксотропных явлений в искусственно уплотненных глинистых грунтах.

Начало 1960-х годов ознаменовалось заметным прогрессом как в изучении закономерностей поведения грунтов, так и в расчетах колебаний сооружений в условиях динамических нагрузок. Наиболее значительные успехи в области ис­ следования динамической реакции различных дисперсных грунтов этого времени

методов анализа колебаний фундаментов явилось сформулированное Т. К. Сай (Hsieh, 1962) и Дж. Лайсмером (Lysmer, 1965) положение о том, что вертикально колеблющийся массивный фундамент может быть представлен моделью колеба­ тельной системы с одной степенью свободы, характеризуемой массой, упругостью и демпфированием с частотно-зависимыми коэффициентами жесткости и вязкого затухания; а Ф. Ричарт (Richart, 1962) выразил ее в виде, удобном для опреде­ ления резонансной частоты. Большое значение для всего дальнейшего развития динамики грунтов имела и сама фундаментальная книга Ф. Ричарта «Вибрации фундаментов» (1962), во многом не утратившая своего значения до настоящего времени.

Для описания реакции фундамента в диапазоне низких и средних частот

и коэффициент Пуассона однородного полупространства (грунта), р — плотность грунта.

Успех этой аппроксимации (получившей название «аналог Лайсмера») при описании реакции реальных фундаментов имел огромное значение для развития теории полупространства. Используя аналог Лайсмера, было показано (Richart, Whitman, 1967), что с помощью такой модели со смешанными параметрами можно проводить анализ любых мод колебаний — достаточно только правильно вы­ брать эти частотно-независимые параметры. Так, осесимметричные (вертикальные

икрутильные) колебания цилиндрического фундамента могут быть рассмотрены

спомощью системы с одной степенью свободы, описываемой уравнением:

где х, х' и хп соответственно смещение, скорость и ускорение вертикально колеблющейся массы. Смешанными параметрами являются эквивалентная масса 771, эффективное затухание С и эффективная жесткость К . Для крутильных ко­ лебаний вместо m следует подставить момент инерции / г, а х рассматривать как

угол полорота относительно вертикальной оси симметрии. С другой стороны, две несимметричных моды колебаний цилиндрического фундамента (поступательные горизонтальные и маятниковые) являются парными (т. е. совместными), и могут быть описаны системой с двумя степенями свободы, характеризуемой эффектив­ ными массой и моментом ее инерции, двумя эффективными значениями затухания

ижесткости (для качки и скольжения). Для каждой из этих четырех мод ко­ лебаний требуется ввести различные значения инерции, жесткости и затухания. Причем для получения лучшего соответствия резонансных частот реальной системы

имодели авторы (Richart, Whitman, 1967) предлагали добавлять некую фиктивную массу (или фиктивный момент инерции) к реальной массе (или моменту инерции). При этом они исходили вовсе не из существования какой-либо действительной

массы грунта, колеблющейся в фазе с фундаментом, а из того факта, что жесткость основания с повышением частоты на самом деле снижается, а не остается посто­ янной и равной статической жесткости системы, как полагается в модели. Другими словами, вместо уменьшения К для сохранения неизменной резонансной частоты системы 07рез модель со смешанными параметрами предусматривает увеличение т

(а;Рез пропорциональна у /К /т (Gazetas, 1983)).

Очевидно, что модель со смешанными параметрами «работает» как для упру­ гого, так и для вязкоупругого полупространства, но в первом случае коэффициент затухания характеризует лишь рассеяние энергии за счет расхождения. Эта модель развивалась позже многими другими авторами для изучения реакции жестких фун­ даментов при разных модах колебаний и в различных диапазонах частот (Veletsos, Verbic, 1974; Wong, Luco, 1976) и была расширена для возможности анализа динами­ ки фундаментов разной, в том числе и произвольной, формы (Dobry, Gazetas, 1986) и глубины заложения (Gazetas et al., 1985), а также за счет включения в нее нелинейных возвратных сил основания (Funston, Hall, 1967).

Нельзя не отметить, что в описанный период развитие динамики грунтов по двум указанным направлениям — поведение грунтов и реакция сооружений при динамических нагрузках — шло практически изолированно. Во всяком случае, связь между основными работами одной и другой группы почти не просматривается: одни авторы исследуют закономерности изменения физико-механических свойств грунтов в условиях динамических воздействий, а другие — в целях упрощения разрабатываемых расчетных моделей — полагают их постоянными. Эта ситуация постепенно меняется лишь в последние 20 лет в связи с попытками создать расчетные модели динамической реакции грунтов оснований, непосредственно ориентированных на задачи проектирования сооружений.

Исследования в области динамической неустойчивости грунтов вышли на ка­ чественно новый экспериментальный уровень в конце 60-х - начале 70-х гг. Первой причиной этого послужили два сильных землетрясения 1964 г. в Ниигате (Япо­ ния) и Анкоридже (Аляска), сопровождавшиеся катастрофическим разжижением водонасыщенных пылевато-песчаных грунтов, многочисленными человеческими жертвами и огромным экономическим ущербом. А в это время США приступили к строительству сети атомных электростанций. Учитывая сейсмичность всей терри­ тории страны, события 1964 г. вызывали большие опасения (W. D. Liam Finn1, 1993; М. Novak12, 1993). В результате динамические испытания дисперсных грунтов оказа­ лись приоритетным хорошо финансируемым направлением исследований, и реаль­ ный «прорыв» в этой области осуществила группа инженеров в Университете Беркли (Калифорния) под руководством профессора Г. Болтона Сида. В 1966 г. он вместе

1 Сведения из личной беседы.

2 Сведения из личной беседы.

со своим аспирантом К. Ли (Seed, Lee, 1966) опубликовал статью «Разжижение во­ донасыщенных песков при циклическом нагружении», ставшую, без преувеличения, поворотным моментом в экспериментальном изучении закономерностей поведения несвязных грунтов в условиях динамических нагрузок. Практически одновремен­ но вышла работа, посвященная сейсмической устойчивости насыпей (Goodman, Seed, 1966), во многом предвосхитившая работы следующего десятилетия.

Второй непосредственной предпосылкой интенсификации экспериментальных

ичисленных исследований в области динамики грунтов и сооружений явилось раз­ рушение земляной плотины Сан-Фернандо (Калифорния) при землетрясении 1971 г. Причиной аварии стало разжижение существенно пылеватых грунтов, уложенных в тело плотины. Этот случай послужил объектом многочисленных эксперименталь­ ных исследований по разжижаемости аналогичных грунтов и численного модели­ рования поведения земляных плотин при сейсмическом воздействии вообще. При­ мер плотины Сан-Фернандо предоставил уникальную возможность для разработки

итестирования различных расчетных программ, т. к. в распоряжении инженеров оказался чрезвычайно полный материал: исходные данные (конфигурация плотины, состав и свойства динамически неустойчивых грунтов, сведения о характеристиках воздействия) и конечный результат (форма разрушенной плотины, положение зоны сдвига, величины деформации и даже порового давления).

Работы Г. Б. Сида положили начало широкомасштабному детальному изу­ чению разжижаемости песчаных и пылевато-песчаных грунтов. В последующее десятилетие основные достижения в этом направлении связаны с именами А. Каза-

гранде (Casagrande, 1975), Г. Кастро (Castro, 1975), К. Ишихары (Ishihara et al., 1975), Т. Л. Яуда (Youd, Perkins, 1978) и самого Г. Б. Сида (Seed, 1968, 1979; Seed, Idriss, 1971), который ввел в инженерную практику понятие потенциала разжиже­ ния грунта и разработал практические методы его оценки, ставшие впоследствии общепринятыми почти во всем мире.

Именно в этот период — к концу 70-х гг. — динамика грунтов оформляется в действительно междисциплинарное научное направление в своем современном состоянии. В ее структуре образуется четкая логическая связь между задачами инже- неров-геологов, геотехников и инженеров-строителей: для надежных расчетов коле­ баний сооружений на грунтовых основаниях и, следовательно, правильного выбора типа опирания и конструкции фундамента нужно выбрать адекватную модель ос­ нования, экспериментально определить его динамические (упругие, фильтрующие, демпфирующие) характеристики и оценить степень динамической неустойчивости грунтов. Изменение их свойств в результате динамического нагружения (деградация прочности, повышение деформируемости, снижение жесткости) может не толь­ ко повлиять на выбор расчетной модели и конструкции фундамента, но и вообще исключить возможность возведения сооружения в данном месте (например, при вы­ сокой вероятности разжижения грунтов или в случае расположения его на склоне, сложенном динамически неустойчивыми грунтами).

Сам факт формирования динамики грунтов как самостоятельного цельного направления отражается появлением в этот период подробных учебников «Ди­ намика грунтов» (Wu, 1971; Prakash, 1981) и соответствующих учебных курсов во многих университетах мира, рассматривающих поведение грунтов при динамиче­ ских нагрузках, методы изучения этого поведения и основы анализа динамического взаимодействия сооружений разного типа с грунтами оснований. Помимо этого, большое значение для изучения динамической неустойчивости грунтов имели фун­ даментальная книга Дж. Митчелла «Основы поведения грунтов» (Mitchell, 1976) и издание Национальной Академии наук США «Разжижение грунтов при землетря­ сениях» (Liquefaction..., 1985), обобщавшие накопленный к этому времени опыт.

Из отечественных изданий следует отметить работу Н. Д. Красникова (1970), хотя в ней мало внимания уделено собственно поведению грунтов под динамическими нагрузками.

Прогресс в изучении природы динамического разжижения грунтов, разработка более надежных полевых и лабораторных методов оценки их потенциала разжиже­ ния, а также накопленный фактический материал о реакции природных склонов, насыпей и земляных плотин на сейсмические воздействия создали возможность численного моделирования их поведения в условиях динамических нагрузок на базе метода конечных элементов. Все разработанные с тех пор до настоящего време­ ни алгоритмы численных решений оценки разжижаемости грунтов (в основном, несвязных) можно объединить в три группы.

Эквивалентные линейные модели (SHAKE, QUAD-4, FEADAM, LUSH, FLUSH) основаны на допущении, что нелинейная по своей природе реакция грунта на динамическую нагрузку может быть с удовлетворительной точностью аппрокси­ мирована линейно-упругой моделью с затуханием. Физико-механические свойства грунта в такой модели определяются зависимостями модулей сдвига от деформа­ ции и коэффициентами эквивалентного вязкого затухания. Для водонасыщенных несвязных грунтов эти модели используются обычно в комбинации с.трехосными циклическими для надежного расчета недренированными испытаниями для оцен­ ки потенциала разжижения и не пригодны надежного рассчета смещения грунтов в результате их разжижения.

Широкое признание получила программа DESRA и ее модификации (Lee, Finn, 1978), позволявшая, в частности, с хорошей надежностью определить возмож­ ный при заданном «расчетном» землетрясении уровень порового давления в каждом выделенном элементе модели и таким образом оценить вероятность разжижения грунта. Чрезвычайно хорошую сходимость с реально наблюдаемым поведением зем­ ляных плотин при сейсмических толчках продемонстрировала созданная несколько позже проф. В. Д. Л. Финном (также для метода конечных элементов) программа TARA-3 (Finn, 1985, 1989, 1990; Finn et al., 1986, 1990), значительно расширяв­ шая возможности исследования. Так, она позволяла использовать разные критерии неустойчивости грунтов: пиковых деформаций (Castro et al., 1989) и критического соотношения напряжений (Vaid, Chem, 1985). Модифицированная версия програм­ мы TARA-3FL (Finn, Yogendrakumar, 1989) могла применяться также для анализа поведения земляного сооружения в целом уже после разжижения грунтов в его отдельных фрагментах (Finn et al., 1991). Такие модели, как DESRA, TARA и их модификации основаны на предположении, что поведение грунта может считаться упругим при малых приращениях нагрузки, но модули сдвига (упругого и общих де­ формаций) грунта изменяются при каждом таком приращении. Преимущество этих решений заключается в полуэмпирической модели генерации порового давления, связывающей его изменения с объемными деформациями грунта в дренирован­ ных условиях. Избыточное поровое давление, возникающее при каждом малом приращении нагрузки, используется для расчета текущего значения эффективного напряжения, по которому, в свою очередь, вычисляется зависящий от напряжения упругий модуль сдвига для следующего шага нагрузки. Чтобы учесть возможность диссипации порового давления, в алгоритм «встроена» одномерная диффузия. Од­ нако любые неточности ее моделирования ведут к ненадежной оценке развития смещений грунта во времени.

Наконец, в моделях DYSAC2, DYNAFLOW и SWANDYNE уравнения дви­ жения твердой и жидкой фаз взаимосвязаны с уравнением сохранения вещества, что ведет к формулировке полностью взаимосвязанных дифференциальных урав­ нений, описывающих задачу. В этих моделях генерация и диссипация порового

давления непосредственно связаны с деформациями скелета грунта в соответствии с формулировкой Био (Biot, 1956, 1962), а, следовательно, контролируются также уравнением состояния. Потенциально это, вероятно, наиболее точные численные модели, предложенные для задач динамики грунтов (Arulanandan et al., 1995).

Значительные успехи были достигнуты и в области анализа взаимодействия фундаментов и оснований в условиях динамических нагрузок: расширился спектр использующихся моделей с учетом инерционных, демпфирующих и нелинейных свойств грунтов, появились новые методы расчета колебаний фундаментов глубоко­ го заложения (Баранов, 1967; Novak, Berendugo, 1972), а также свайных фундамен­ тов, включая фундаменты буровых платформ на акваториях в условиях ветрового и волнового воздействия с учетом динамического взаимодействия свай в группах (Novak, 1987; Novak, Han, 1990; Novak, Mitwally, 1988, 1990; Novak, Sheta, 1980). По­ дробнее достижения в этой области рассматриваются в ряде специальных обзорных работ (Gazetas, 1983; Вознесенский, 1993).

Хотя к настоящему времени в области динамики грунтов в целом достигнуты значительные успехи, проблема надежной оценки динамической неустойчивости грунтов остается весьма актуальной и даже острой. Это связано с целым рядом при­ чин. Прежде всего, сохраняется несоответствие между реальными динамическими нагрузками и возможностями их моделирования в эксперименте с одной стороны, а также разрыв между установленными закономерностями поведения грунтов и воз­ можностями отражения этих закономерностей в моделях, используемых при расчете колебаний сооружений, с другой. Постоянно возрастает интенсивность техноген­ ных динамических нагрузок, проявляется возбужденная сейсмичность, в результате освоения шельфа проектируются и возводятся ответственные сооружения в услови­ ях нерегулярных ветровых и волновых нагрузок, все чаще возникает необходимость строительства на проблемных, в том числе и динамически малоустойчивых грунтах. Дополнительные сложности создают плохо поддающиеся аналитическому рассмо­ трению особенности взаимодействия колеблющегося сооружения с грунтами его основания. Кроме того, мы все еще не можем надежно предсказывать место, время и силу землетрясений, а оценка вероятности будущих сильных толчков во многих регионах оказывается далека от реальности. Это усугубляется быстрым ростом го­ родского населения, особенно в развивающихся странах, где очень низки и качество проектов, и качество строительства, и соблюдение строительных норм, и надеж­ ность оценки сейсмической опасности В результате число жертв землетрясений равной силы в городах развитых стран в сотни раз меньше: при двух последних зем­ летрясениях в густонаселенной Калифорнии (Лома Приета, 1989 и Нортридж, 1994) погибло 130 человек, а при двух толчках такой же силы в Армении (Спитак, 1988) и на Сахалине (Нефтегорск, 1995) — более 27 тысяч. По данным GeoHazards In­ ternational, существует высокая вероятность землетрясения силой не менее 9 баллов MSK вблизи одной из столиц Средней Азии в ближайшие 20 лет. При нынешнем состоянии сооружений в этих городах от него может погибнуть от 25 000 до 75 000 человек. Но и в развитых странах, как показывают примеры Японии (Кобе, 1995) и США (Нортридж, 1994), землетрясения наносят огромный ущерб многим совре­ менным сооружениям. Короче говоря, практика строительства и проектирования настоятельно требует более надежной и адекватной оценки устойчивости грунтов оснований при динамических нагрузках.

Рост актуальности проблемы изучения динамической неустойчивости грун­ тов в условиях увеличения интенсивности и спектра динамических воздействий на геологическую среду, а также их реальной опасности, в последние 20 лет отражается резким всплеском количества научных публикаций по этой темати­ ке, появлением специализированных международных журналов (например, «Soil

Dynamics and Earthquake Engineering», Elsevier), разработкой новых методов ди­ намических испытаний грунтов, а также проведением регулярных национальных (Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений, 1977, 1981, 1985)

имеждународных конференций. Так, третья международная конференция «Успехи

всейсмостойком проектировании и динамике грунтов» («Recent advances in earth­

quake engineering and soil dynamics») прошла в апреле 1995 г. в Сент-Луисе (США), и уже восьмая международная конференция «Динамика грунтов и сейсмостойкое проектирование» («Soil Dynamics and Earthquake Engineering») — в июле 1997 г. в Стамбуле. Традиционно много работ по динамической неустойчивости грунтов представляется на регулярных международных конференциях по механике грунтов и фундаментостроению, инженерной геологии и даже на геологических конгрессах. Среди исследователей появилось много новых имен, и наиболее значительные их достижения рассматриваются автором в соответствующих разделах этой работы.