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

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

周洋^1,,
阿拉塔²,
郭迅^1, ,,
孙丽¹

1.
防灾科技学院, 河北三河 065201
2.
云南省地震局, 昆明 650224

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

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出版历程
- 收稿日期: 2018-04-03
- 刊出日期: 2018-12-01

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

Zhou Yang^1
,,
A Lata²,
Guo Xun^{1
, ,},
Sun Li¹

1.
Institute of Disaster Prevention, Sanhe 065201, Hebei, China
2.
Yunnan Earthquake Agency, Kunming 650224, China

摘要

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。
- 强夯振动 /
- 衰减规律 /
- 最小安全距离 /
- 振动测试 /
- 粉土场地
Abstract: Based on the vibration test during the dynamic compaction, the relationships of the vibration acceleration with the energy of dynamic compaction and the transmission distance are analyzed. The vibration acceleration attenuation formulas are established which are suitable for silt foundation. The method for calculation of minimum permitted distance and the measure to minimize vibration damage are also proposed in this paper. The results indicate that the attenuation of vibration acceleration relates to distance, and the attenuation rate is directly proportional to the dynamic compaction energy. The predominant frequency of vibration is around 8 to 10Hz. The effect of transmission distance for vibration frequency is not obviously. When the distance exceed 50m, the influence on buildings can be ignored.
- Dynamic compaction /
- Vibration attenuation rule /
- Minimum safe distance /
- Vibration test /
- Silt foundation

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图 1 工作区夯击作业现场

Figure 1. Constructional site of dynamic compaction

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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

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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

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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

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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

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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
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	凝聚力C/kPa	摩擦角φ/°	标贯试验数N	承载力特征值fak/kPa
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
距夯点距离/m	实测值	均值	实测值	均值	双向平均值/m·s^-2	速度/mm·s^-1
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
距夯点距离/m	实测值	均值	实测值	均值	双向平均值/m·s^-2	速度/mm·s^-1
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
环境类别	白天（6时至20时）	夜晚（20时至次日6时）
Ⅰ	0.25	0.13
Ⅱ	0.50	0.25
Ⅲ	1.00	0.50
Ⅳ	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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参考文献(15)

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强夯振动衰减规律及其对建筑安全性的影响

doi: 10.11899/zzfy20180413

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

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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

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