二元复合地基强夯试验震动影响范围测试研究.docx

二元复合地基强夯试验震动影响范围测试研究 摘要：某工程位于海边，7度区存在可液化砂土层，设计为消除液化可能采用强夯法进行地基处理。针对施工过程中振动地震波对周围场地的不利影响，以现场实测数据为依据，对震动速度与安全距离的关系进行了分析研究，并指出了该工程场地强夯振动效应对临近建筑物的影响程度。 关键字：强夯法；地震液化；地基处理；振动效应；影响范围； Abstract: A project is located in the seaside, 7 degrees area exists liquefiable soil layer, designed to eliminate the dynamic compaction method may adopt liquefied foundation treatmaround the site of the vibration negative effects, the field measured data on the basis of the vibration velocity and safety distance analyze the relationship between the research, and points out the dynamic compaction effect of vibration engineering site near the influence degree of the buildrthquake liquefaction; Foundation treatment; Vibration effect; Influence scope; 1引言 强夯法又称动力压实法，通过自高处自由落下的夯锤给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实，从而提高地基的承载力，降低压缩性，改善地基性能。该方法具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便及施工费用低等特点，自20世纪60年代末由法国梅那(Menard)技术公司创新使用以来，得到广泛的应用。但由于强夯法地基处理加固作用机理复杂、对环境影响较大，在夯锤落地的瞬间，夯锤所携带的一部分动能转换为冲击波，从夯点为中心以波的形式向外传播，并引起地表震动。强夯施工中产生的这些振动和噪音会对周围的环境产生一定的不利影响，随着强夯施工技术的推广应用，上述不利影响月越来越引起人们的关注，因此有必要对强夯引起的地面运动变化规律及其振动强度对建筑物、设施等环境的影响进行研究。本文结合实际工程，探讨二元复合地基强夯试验过程中固定夯击主振频率条件下振动速度与振动影响范围的关系，为同类条件下强夯施工提供经验数据。 2工程概况 某工程位于海边，区内平均土等的设计地震动峰值加速度为115.6cm/s2，(相当于0.10g，相应的地震基本烈度为7度)，区域内普遍分布的中粗砂，为地震液化层，层厚05m，液化等级为中等液化，最大可液化深度为6.10m，需对其进行消除液化处理；厂区总平面整平后地坪标高为5.1m,该区域内的再回填土层厚约34m，基本地质条件特征如下： 素填土：杂色，成分主要为山体开挖形成的碎石土，粒径十分不均匀，一般粒径范围3.00cm150cm，层厚2.00m4.00m。 中粗砂：为第四系全新统海相沉积层，浅黄、棕黄、褐黄等色，混少量粘性土及贝壳，松散稍密，湿。揭露层厚1.006.00m，该层在场地普遍分布，在地震烈度达7度时，将产生地震液化，液化等级为中等液化，最大可液化深度为6.10m。 粉质粘土：为第四系全新统残积层，褐黄、灰黄、灰褐等色，可塑硬塑状态，混中粗砂,见少量姜石及铁锰结核。揭露层厚0.602.40m。该层下伏基岩为燕山期花岗岩，全风化。 场地地下水类型主要为第四系孔隙潜水基岩裂隙水，赋存于第四系砂层及基岩风化裂隙中，地下水水量受季节性影响较大，地下水水位埋深3.005.00m。 3振动地震波的传播原理 振动源在振动时，其中一部分能量转化地震波从振源向各个方向传播，引起地面的颠簸和摇晃。离振源越近，这种地面运动的振动强度越高；反之，强度就越近。当振动强度超过一定程度时，就会对建筑物造成破坏。 弹性地震波的传播过程是一个行进的扰动，也是能量从介质的一点传递给另一点的反映。施加在弹性体中的力不能立刻传到物体的各部分，而是通过力所引起的形变，以弹性波的形式逐渐传播至物体的各部分。如果在弹性介质的某一点发生扰动，就有波从这一点向各个方向辐射。若所有质点都平行于波的传播方向运动，这种波称为纵波（P波）；若所有质点都垂直于波的传播方向运动，这种波称为横波（S波）。横波（S波）又可分为SH波和SV波。 4.强夯测试方案及相关参数 本次测试共设测点5个，由夯点分别自北向南依次布设，每一个测点均按径向、切向、垂直向三个方向设置不同的拾震器，分别记录径向、切向、垂直向三个不同的振动分量。为了充分保证振动测试的客观性及建筑物的安全，我们记录了22#和23#夯点的打夯全过程，取整个工作过程中的每一个测点的各分向振动的瞬时合成最大值作为计算依据，对振动情况，对建筑物的破坏性影响进行评估。 本次测试采用的设备及 相关参数如下： 设备：W200A强夯机，生产厂家：杭州重型机械厂，锤重：29.3T，吊高：20.5m。 施工参数：单击夯能6000kN?m，夯击遍数：主夯一遍，10击。 测试仪器： a. 891-4型拾震器（哈尔滨工程力学研究所）；固有周期：3.0s；速度灵敏度：2.3v/cm/s。 b.INV306D型智能信号采集处理分析系统（北京东方噪声和振动研究所） 振动测试原理： 拾震器将地面振动转换成电信号，该信号由信号采集器处理后，再送至计算机中储存。资料分析处理时，用计算机将储存的信号进行分析与计算，从而得出该点的振动数据。 测试物理量的选择及安全振动速度值 为了避免工程振动时地震波对周围建筑物造成损害，爆破安全规程（GB6722-2003）以地面质点振动速度为监控物理量，明确规定了施工中不同建筑物、构筑物的安全振动值。其中当主振频率10Hz时，土窑洞、土坯房、毛石房屋安全振动允许振速为0.5-1.0cm/s；一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物安全允许振速为2.0-2.5cm/s;钢筋混凝土结构房屋安全允许振速为3.0-4.0cm/s，水工隧道安全允许振速为0.5cm/s。 本次强夯的主振频率为6.0Hz左右，属于10Hz的范围内，故以上述规定为依据，且取最小安全允许振速为判定安全距离的标准。 5强夯测试结果及分析 表1各测点实测振动数据 测点编号 测点-夯位距离 最大振动速度值（cm/s） 径向 切向 垂直向 合成值 1# 30 2.26 1.37 0.81 2.93 2# 60 0.58 0.57 0.24 0.81 3# 90 0.28 0.30 0.13 0.31 4# 126 0.17 0.11 0.07 0.18 5# 172 0.04 0.02 0.04 0.05 上图为振动速度随距离的增加的衰减曲线 根据表中所列数据，可以用线性回归的数理统计方法，导出本次施工时，振动速度与距离的关系： 上述公式中，V为某一测点的振动速度值，单位为cm/s；R为该点到夯点的距离，单位为m。 由上述公式可以计算出安全振动速度V相对应的安全距离R，见下表 表2 安全振动速度与安全距离对应关系表 安全振动速度V（cm/s） 安全距离R（m） 0.5 68.92 2.0 35.99 3.0 29.77 7.0 20.01 5结论 国家标准中规定的安全振动速度值，是在统计试验的基础上，通过考察大量相同类型房屋的震害情况制订的。由于同一类型房屋其施工质量、建筑材料、地基情况及使用年代不尽相同，又不可能对各种各样的情况分别制订标准，因此，按照结构类型制订的安全振动速度标准是偏于安全的。可以这样说，如果实际的振动速度值小于国家标准规定的安全振动速度值，该类型房屋不会因此损坏。 本次夯击：距夯位68.92m以外的毛石房、土坯房不会造成破坏；距夯位35.99m以外的一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物不会造成破坏；距夯位29.77m以外的钢筋混凝土结构房屋不会造成破坏；距夯位20.01m以外的水工隧道不会造成破坏