Устойчивость зданий в старой части города объясняется тем, что здесь подстилающие слои песков находятся в более плотном состоянии и пригружены дюнными отложениями; грунтовые воды расположены сравнительно глубоко от поверхности. Различная устойчивость зданий в двух нижних зонах может быть объяснена разной плотностью подстилающих песков.

Применение грунтовых свай. Плотность песков.

Плотность песков японские специалисты определяли методом стандартных испытаний на пенетрацию.
Для каждой зоны получается довольно большой разброс результатов испытаний. Осредненные результаты испытаний для зон В и С приведены на 80. В обеих зонах в верхних 15 футах (4,5 м) сопротивление грунта пенетрации примерно одинаковое. Ниже пески в зоне В несколько плотнее, чем в зоне С. С глубины примерно 45 футов (13,5 м) пески в обеих зонах относительно плотные и маловероятно, что они подвержены разжижению. По-видимому, эта относительно небольшая разница в плотности песков на глубине от 15 до 45 футов является причиной различного поведения грунтов в зонах В к С. Для зданий в зоне С японскими специалистами была разработана классификация для оценки степени повреждения их.

Интересно отметить, что здания, осадки которых доходили до 20 см и крен до 0,058, повреждений не имели.
Было изучено влияние типа фундамента на осадки и крен железобетонных зданий в зоне С. Одни здания имели фундаменты мелкого заложения, другие — свайные со сваями средней длины около 7 м.
В 26 приведены данные о количестве поврежденных зданий на разных фундаментах. Как видно из таблицы, в условиях Ниигата свайные фундаменты примерно равноценны фундаментам мелкого заложения, имея небольшое преимущество.
На фундаментах мелкого заложения наименьшие повреждения получили здания на сплошной плите. При свайных фундаментах железобетонные сваи, заканчивавшиеся в рыхлых песках, имели крен, направленный в ту же сторону, что и крен надземной конструкции; во многих случаях железобетонные сваи были повреждены в верхней части. Некоторые здания на деревянных сваях сползли с них в сторону на расстояние до 2 м, что указывает на большие горизонтальные усилия, возникшие при землетрясении.

Для зданий с фундаментами мелкого заложения изучена зависимость степени повреждения зданий от стандартного сопротивления пенетрации N. При сопротивлении песка пенетрации (N) менее 15 ударов здания обычно претерпевали тяжелые повреждения (III и IV категорий); при сопротивлении пенетрации между 20 и 25 ударами здания не имели существенных повреждений.

Результаты аналогичного изучения зависимости между сопротивлением пенетрации на уровне острия сваи и повреждениями свайных фундаментов показаны на 82. При сопротивлении пенетрации песков 15 ударов свайные фундаменты на сваях длиной от 15 до 60 футов (4,5—18 м) претерпевают существенные деформации. Таким образом, получается, что для фундаментов мелкого заложения и для свайных фундаментов одна и та же величина сопротивления пенетрации 15 ударов является характерной для перехода от «плохих» песков к «хорошим».
Однако это не совсем так. Надо учесть, что на величину удельного сопротивления пенетрации существенное влияние оказывает глубина зондирования (величина пригрузки). Поэтому песок, имеющий на глубине 2—3 м сопротивление пенетрации 15 ударов, может быть отнесен к пескам средней плотности, а то же сопротивление пенетрации 15 ударов на глубине, например, 10 м характерно для рыхлых песков, в то время как пески средней плотности имели бы на этой глубине сопротивление пенетрации около 25—35 ударов.

Стандартными испытаниями на пенетрацию, проведенными в 20 точках до и после землетрясения, было установлено, что в результате землетрясения рыхлые пески уплотнились (число ударов N при стандартной пенетрации увеличилось и, наоборот, плотные пески разуплотнились, 83). С помощью таких же испытаний было установлено критическое число ударов при стандартной пенетрации NKP, которое соответствует пескам, не меняющим своей плотности при динамическом воздействии, т. е. пескам, имеющим критическую пористость. На 84 показана зависимость N от глубины Н (кривая ABC). Кривая DBE, разделяющая зоны поврежденных и неповрежденных свайных фундаментов, построена следующим образом. Для каждого фундамента нашли точку, характеризующую число ударов при стандартной пенетрации грунта на уровне острия сваи,
а затем проводили разделительную линию между поврежденными и неповрежденными зданиями. Зону левей кривой АВ можно рассматривать как зону, в которой сваи полностью теряют несущую способность из-за разжижения песков. Заштрихованная зона соответствует случаю, когда выше острия сваи произошло разжижение песков, но свая еще сохраняет часть несущей способности за счет сопротивления грунта под острием.

Изучение последствий землетрясения в Ниигата позволяет сделать следующие выводы.

1. Сейсмическое воздействие может привести рыхлые водонаеыщенные пески естественного сложения в разжиженное состояние. В частности, в Ниигата при разжижении песков тяжелые сооружения оседали и кренились, а легкие подземные сооружения (например, резервуары для очистки сточных вод) всплывали на поверхность.
2. Для определения плотности сложения песков весьма успешно могут быть использованы стандартные испытания на пе-нетрацию (динамическое зондирование).
3. Свайные фундаменты целесообразно применять в песчаных грунтах только в том случае, если острие сваи доходит до относительно плотных песков. Сваи, целиком находящиеся в рыхлых песках, даже при большой их длине (до 18 м) применять не рекомендуется. Однако имеется ряд данных, свидетельствующих об эффективности заглубления подошвы фундамента, а следовательно, и острия сваи на значительную глубину в грунт, так как амплитуда сейсмических колебаний быстро убывает по мере удаления от поверхности земли.

Счетчик