Хорошо известно, что в любом инженерном сооружении или здании распространение сейсмических колебаний приводит к формированию стоячих волн, частоты которых являются собственными для данного сооружения. При этом воздействие внешних источников может привести к резонансу на данных частотах, что может представлять серьезную опасность для конструкции. Например, хорошо известен прецедент с «танцующим мостом» в Волгограде, когда из-за значительной ветровой нагрузки мост вошел в резонанс с амплитудой колебаний до 0.5 метра. Естественно возникает потребность выявлять и предсказывать подобные опасные ситуации для различных инженерных сооружений. Также из опыта инженерно-сейсмологических исследований на зданиях и сооружениях следует, что при возникновении дефектов в сооружении или в основании, при изменении напряженно-деформированного состояния, формы собственных колебаний и собственные частоты меняются. Так, например, в настоящее время в северных регионах Российской Федерации наблюдается активное оттаивание многолетнемерзлых пород (в дальнейшем ММП). Это приводит к потере устойчивости несущих конструкций инженерных сооружений (опор, фундаментов, деформации стен, железнодорожных путей, мостов и т.п). Особенно показательно данные эффекты проявляются на сооружениях, установленных на свайный фундамент, где сваи, в основном, закреплены в ММП. При оттаивании грунтов свайные конструкции постепенно теряют устойчивость, как правило, в нижней своей части. Тщательный анализ обеих ситуаций позволил выдвинуть предположение, что результаты анализа стоячих волн могут выступать как потенциально важный источник информации о сейсмической устойчивости зданий и сооружений, а также об их текущем и будущем состоянии. Другими словами, была высказана гипотеза, что если научиться устойчиво и надежно выделять стоячие волны из поля микросейсм, то можно попытаться с их помощью достаточно точно локализовать ослабленные и деформированные зоны в исследуемых объектах. Это, в свою очередь, позволило бы достаточно достоверно и, главное, в мягком, пассивном режиме определять состояния устойчивости и целостности опор и оснований зданий, инженерных сооружений, мостов и других конструкций. Поскольку подобные методики на рынке отсутствуют, то перед авторами данной гипотезы встала задача разработки и демонстрации практической применимости методики достоверной локализации различных дефектов и/или ослабленных зон у зданий и сооружений на основе пассивных методов детального исследования собственных колебаний этих зданий и сооружений, что представляет, несомненно, как научный, так и коммерческий интерес. И такая методика была не только создана, но и успешно апробирована на практике. Предложенный авторами оригинальный алгоритм выделения и использования стоячих волн для диагностики сейсмического состояния сооружений включает в себя следующие шаги: 1) Регистрация когерентных паразитных шумов для последующего учета при обработке полученных данных. 2) Регистрация шумовых записей на исследуемом объекте для выделения в них стоячих волн с использованием двух датчиков – статично зафиксированного в одной точке и перемещаемого. 3) Нормировка уровня шумов перемещаемого датчика на уровень опорного для каждого измерения. 4) Разбиение шумовых записей на равнопромежуточные блоки. 5) Выполнение преобразования Фурье для каждого блока и усреднение полученных амплитудных спектров. 6) Построение карт амплитудно-частотного распределения на исследуемой площади или профиле. 7) Накопления амплитудных спектров микросейсм, записанных горизонтальным геофоном в течение нескольких дней (в зимний и летний периоды), сравнение полученных частот мод в грунте с низшими модами в здании. Чтобы добиться уменьшения расхождение расчетных и измеренных данных в рамках исходных допущений в «реперных» точках, необходимо изменять модель. Это может потребовать проведения нескольких циклов расчетов. Поэтому задача создания специализированной СППР должна обеспечить экономию ресурсов и времени и квалификации для решения задачи обнаружения аномальных зон в конструкции. И в конечном результате, позволить осуществить анализ полученной информации с целью выявления локализации различных дефектов и/или ослабленных зон у исследуемого здания/сооружения для определения текущей и прогностической сейсмической устойчивости объекта. Практический опыт использования данной методики показал, что «ручное» исполнение данного алгоритма весьма трудоемко, требует много времени и, что очень обременительно для широкого распространения методики, высокой квалификации операторов. Поэтому вполне естественным выглядит желание попытаться максимально автоматизировать настройку и выполнение описанного выше пошагового процесса. С этой целью предлагается использовать наряду с существующими расчетными методами, технологии искусственного интеллекта (ИИ) с тем, чтобы описанная выше процедура определения сейсмической устойчивости зданий и сооружений осуществлялся бы в рамках некой автоматизированной интеллектуальной системы, которую естественно можно было бы рассматривать как пример интеллектуальной системы поддержки принятия решений (СППР). В качестве такой технологии ИИ предлагается использовать семантическое моделирование, методологические и теоретические основы которого были разработаны в Институте математики им. С.Л. Соболева СО РАН, а соответствующая инструментально-технологическая платформа d0sl – компанией ООО «АиЛайн СНГ» (https://d0sl.org/). Таким образом, поставлена задача создания высоко интеллектуальной СППР по оценке сейсмической устойчивости зданий и инженерных сооружений. Однако, учитывая вычислительную и организационную сложность описанного выше процесса диагностики сейсмической устойчивости сооружений и нетривиальность алгоритмов выявления и анализа поля стоячих волн, предлагается на первом этапе разработки данной интеллектуальной СППР ограничиться созданием и практическим апробированием лишь ее некоторого прототипа. При этом ожидается, что в результате выполнения проекта одновременно будут разработаны так

Производитель: ООО "АЛЬФАСЕЙСМИКА"

Безопасность и оборонная сфера