强夯振动影响监测分析.doc

强夯振动影响监测分析 刘端锋 王军成 （中国有色金属工业西安勘察设计研究院 西安 710054） 摘要：本文介绍了某电解铝厂强夯振动监测的原理和方法。通过监测强夯施工振动影响大小，确定强夯振动的特征及振动衰减规律,评估强夯施工对居民及其房屋结构的影响，为制定强夯方案和HSE环境因素评估提供依据。 关键词：强夯 振动 影响 修订麦加利地震烈度 安全距离 0.前言 某电解铝厂是我国在南美洲的第一个援建项目，年产量12.5万吨电解铝。拟建场地原地形起伏较大，高程5～40m，通过开挖、回填将场地整平至高程+15m左右。回填时没有进行适当的压实，采用强夯法进行地基处理。 项目HSE管理执行美国OSHA标准，要求评估强夯地基处理施工产生的振动对居民及其住宅的影响。项目部通过与该国家的岩土工程咨询有限公司合作，在现场监测强夯施工的振动影响大小，确定强夯振动的特征及振动衰减规律，评估强夯对现场北边居民生活的影响及其房屋沉降和结构破坏的风险，为强夯方案和HSE环境因素评估提供依据。 1．工程概况 拟建场地填土厚度5～10m，主要由粉砂、粉土粉质粘土和组成。降水后地下水位埋深3.5mm。强夯夯击能2500kN·m，夯锤重量16.7t，夯锤直径2.50m，夯点间距3.50m，夯点排距3.464m。夯锤落距15m，夯击4～6次，多遍夯击。 居民区位于强夯场地的正北侧，最近点距强夯场地约480m，震动监测点的布置和填土范围如图1所示。 图1 监测点平面布置图 2．强夯振动及测试方法 强夯时在地基中产生体波和面波。面波在地基表层传播，使地基表层产生松动，对地基压密不利。对地基起加固作用的是纵波和横波。纵波通过推拉运动，逐渐使土骨架解体，孔隙水压力增加，土体固结；而横波则使解体的土颗粒振动重新排列更加密实。随着加固深度的增加，纵波强度衰减，而压密作用也逐渐减小，同时震动将对附近的建（构）筑物和人体产生危害。强夯产生的震动是完全可以控制的。 强夯振动在许多方面与地震相似，震动和地震都是适用同一理论和方法。震动测试工作包括三个主要步骤： （1）采用常用的地质调查地震仪，从夯点到最近居住点沿一条线测量地面振动。 （2）根据仪器率定系数，将读数转变为地面加速度。 （3）将测量的加速度结果与修订麦加利地震烈度（Modified Mercalli Scale）值对比，以推断振动对居民住宅损坏的可能性。 3.监测设备 监测采用BISON 5012型地震仪，配置有12个低频地震检波器，地震检波器可接收的最低共振频率是8HZ。地震检波器系统配备两个Extech万能数据记录仪和两个便携式电脑。这样安装方便，便于操作和管理。 4.监测点布置 图1为监测线上A点到H点的位置和和强夯震源移动的大概区域。强夯点距A监测点178m，监测点的坐标和距强夯区距离如表1所示。 表1 监测点坐标和距强夯区距离 测点 A B C D E F G H I J K Y坐标(m) 1387 1292 1242 1240 1241 1199 1155 1136 1265 1267 1265 X坐标(m) 29967 30118 30203 30127 30303 30292 30381 30473 30076 30178 30076 监测点距强夯区距离(m) 178 336 443 364 528 531 631 723 307 401 307 5．测试结果 5．1震动图分析 图2为AB观测线上11个不同测点用地震检波器监测到的同一震源发出的震动波垂直坐标分量，这个震动图清楚显示出了P波和S波传播。可以用于估计震动波的传播速度，同样可以用振幅去估计沿线震动波强度的衰减，可是这没有做，因为在恢复用于率定的信号时有一些困难。 震动图显示，来自强夯点的震动波强度是变化的。随着每个夯点的强夯击数增加，地层被逐渐压密，单击夯沉量越小，产生的冲击力越大，所以后几击产生的振动波强度越来越强；震动加速度峰值随夯击击数增加而增加。当一个强夯点完成后，锤已经被移至相邻临强夯点时，振动波的传播距离已经发生变化，所以振动波强度的衰减程度是变化的。 实际监测时强夯机械多，而且正在逐点进行强夯施工，所以震源的范围和方向是以一定的方式变化的，在当时条件下测量某一具体震源的范围和方向是不可能的，这可以解释曲线的许多不规则性。 5．2三维输出结果 图3为A点记录的一个三维地震检波器输出的信息，这个输出信息显示，在178m以外这三个坐标方向分量的震动波传播速度、振幅等近似于同一值。监测时主要记录垂直坐标分量加速度有关结果，通过整理分析可用以评价震动波的强度。 图2 垂直向震动图 图3 三维震动图 5．