• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

强夯振动衰减规律及其对建筑安全性的影响

周洋 阿拉塔 郭迅 孙丽

周洋, 阿拉塔, 郭迅, 孙丽. 强夯振动衰减规律及其对建筑安全性的影响[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(4): 860-868. doi: 10.11899/zzfy20180413
引用本文: 周洋, 阿拉塔, 郭迅, 孙丽. 强夯振动衰减规律及其对建筑安全性的影响[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(4): 860-868. doi: 10.11899/zzfy20180413
Zhou Yang, A Lata, Guo Xun, Sun Li. Investigation on Vibration Attenuation Laws with Dynamic Compaction Vibration and the Effect on Building Safety[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(4): 860-868. doi: 10.11899/zzfy20180413
Citation: Zhou Yang, A Lata, Guo Xun, Sun Li. Investigation on Vibration Attenuation Laws with Dynamic Compaction Vibration and the Effect on Building Safety[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(4): 860-868. doi: 10.11899/zzfy20180413

强夯振动衰减规律及其对建筑安全性的影响

doi: 10.11899/zzfy20180413
基金项目: 

中国地震局教师基金 20150108

中国地震局地震科技星火计划 XH18073Y

国家自然科学基金 51478117

详细信息
    作者简介:

    周洋, 男, 生于1987年。讲师。主要从事结构抗震研究。E-mail:zhouyang@cidp.edu.cn

    通讯作者:

    郭迅, 男, 生于1967年。教授。主要从事结构抗震研究。E-mail:guoxun@iem.ac.cn

Investigation on Vibration Attenuation Laws with Dynamic Compaction Vibration and the Effect on Building Safety

  • 摘要: 依托工程实例,对粉土场地强夯加固振动衰减规律及其对建筑物的影响开展试验研究,探讨了振动加速度与强夯能量、传播距离之间的关系,建立了2种能级夯击振动加速度衰减公式;提出了建筑物最小安全距离的确定方法及减轻强夯振动影响的工程措施。结果表明:强夯振动加速度峰值近似按指数函数衰减,且强夯能量越大,振动衰减速度越快;夯击振动卓越频率为8—10Hz,振源距对振动卓越频率影响不大;振源距达到50m时,2种能级的强夯振动对建筑物影响均可忽略不计。
  • 图  1  工作区夯击作业现场

    Figure  1.  Constructional site of dynamic compaction

    图  2  振源与测点空间位置分布示意图

    Figure  2.  The distribution of vibration source and test points

    图  3  典型夯击振动加速度波形及傅立叶频谱

    Figure  3.  The time-history curve and FFT spectrum of typical dynamic compaction

    图  4  不同能级夯锤引起的振动加速度峰值随距离衰减曲线

    Figure  4.  The peak ground acceleration and transmission distance curve of pounder with different energy

    图  5  不同夯击能产生振动波的衰减规律对比

    Figure  5.  Comparison of attenuation law under different dynamic compactions

    表  1  岩土层的物理、力学指标

    Table  1.   The physical and mechanical properties of soil layers

    岩土层名称 埋深/m 天然含水量W/% 天然重度γ/kN·m-3 液限WL/% 塑性指数IP/% 天然孔隙比e 直剪 标贯试验数N 承载力特征值fak/kPa
    凝聚力C/kPa 摩擦角φ
    粉质粘土 0—4.1 23.8 19.0 36.9 16.9 0.75 45 17.5 14 230
    粉质粘土夹卵石 4.1—10.2 26.0 20.5 34.7 16.3 0.61 45 14.1 15 235
    黏土 10.2—27.5 27.8 18.8 43.3 19.6 0.85 41 13.4 9 200
    泥质粉砂岩 27.5—未见底 22.3
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    表  2  6000kN·m夯锤引起的振动

    Table  2.   The vibration caused by 6000kN·m pounder

    距夯点距离/m 竖向加速度/m·s-2 水平向加速度/m·s-2 双向平均值/m·s-2 速度/mm·s-1
    实测值 均值 实测值 均值
    29.5 0.420
    0.320
    0.470
    0.300
    0.378 0.410
    0.370
    0.330
    0.480
    0.398 0.388 6.950
    50.7 0.180
    0.120
    0.120
    0.120
    0.140
    0.100
    0.130 0.180
    0.160
    0.210
    0.140
    0.173 0.152 2.720
    68.3 0.077
    0.077
    0.075
    0.076 0.110
    0.087
    0.087
    0.095 0.086 1.540
    70.6 0.073
    0.068
    0.071 0.100
    0.074
    0.087 0.079 1.420
    91.4 0.012
    0.014
    0.022
    0.016 0.028
    0.037
    0.038
    0.034 0.025 0.450
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    表  3  2000kN·m夯锤引起的振动

    Table  3.   The vibration caused by 2000kN·m pounder

    距夯点距离/m 竖向加速度/m·s-2 水平向加速度/m·s-2 双向平均值/m·s-2 速度/mm·s-1
    实测值 均值 实测值 均值
    10.0 0.980
    0.730
    0.808
    0.839 1.580
    1.810
    2.090
    1.827 1.333 23.880
    27.0 0.121
    0.095
    0.071
    0.096 0.209
    0.250
    0.290
    0.250 0.173 3.100
    47.6 0.040
    0.025
    0.061
    0.045
    0.052
    0.059
    0.047 0.048
    0.070
    0.077
    0.084
    0.100
    0.115
    0.082 0.065 1.160
    70.6 0.035
    0.033
    0.037
    0.034 0.034 0.610
    91.4 0.004
    0.006
    0.006
    0.005 0.007
    0.008
    0.007
    0.007 0.006 0.110
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    表  4  工作和生活环境的允许振动速度

    Table  4.   The suggested vibration velocity of working and living environment

    环境类别 允许振动速度V/mm·s-1
    白天(6时至20时) 夜晚(20时至次日6时)
    0.25 0.13
    0.50 0.25
    1.00 0.50
    2.80 2.80
    注:环境类别Ⅰ类,对环境振动要求特别严格,如医院、学校等;Ⅱ类,对环境振动要求比较严格,如宿舍等生活区;Ⅲ类,允许有轻微的振动感觉,但不影响精神集中,如一般的办公室等公共场所;Ⅳ类,车间范围内的非操作区。
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    表  5  时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值(cm/s2

    Table  5.   The Maximum values for the seismic acceleration of ground motion used in time-history analysis (cm/s2)

    地震类型 Ⅵ度 Ⅶ度 Ⅷ度 Ⅸ度
    多遇地震 18 35(55) 70(110) 150
    罕遇地震 220(310) 400(510) 620
    注:括号内的数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
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  • 收稿日期:  2018-04-03
  • 刊出日期:  2018-12-01

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