砂土地基中矩形沟槽隔振效果影响区域的试验研究

刘晶磊 李凯 王洋 梅名彰

刘晶磊, 李凯, 王洋, 等. 2022. 砂土地基中矩形沟槽隔振效果影响区域的试验研究[J]. 工程地质学报, 30(2): 496-506. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2020-231
引用本文: 刘晶磊, 李凯, 王洋, 等. 2022. 砂土地基中矩形沟槽隔振效果影响区域的试验研究[J]. 工程地质学报, 30(2): 496-506. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2020-231
Liu Jinglei, Li Kai, Wang Yang, et al. 2022. Experimental study on influence area of vibration isolation effect of rectangular groove in sand soil foundation[J]. Journal of Engineering Geology, 30(2): 496-506. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2020-231
Citation: Liu Jinglei, Li Kai, Wang Yang, et al. 2022. Experimental study on influence area of vibration isolation effect of rectangular groove in sand soil foundation[J]. Journal of Engineering Geology, 30(2): 496-506. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2020-231

砂土地基中矩形沟槽隔振效果影响区域的试验研究

doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2020-231
基金项目: 

2022年度河北省高等学校科学研究重点项目 ZD2022017

详细信息
    通讯作者:

    刘晶磊(1981-),男,博士,副教授,主要从事土的动力特性、铁路路基的研究. E-mail: kingbest_1118@163.com

  • 中图分类号: TU435

EXPERIMENTAL STUDY ON INFLUENCE AREA OF VIBRATION ISOLATION EFFECT OF RECTANGULAR GROOVE IN SAND SOIL FOUNDATION

Funds: 

the Key Scientific Research Project of Hebei Province in 2022 ZD2022017

  • 摘要: 为了研究矩形沟槽的几何参数对沟后区域隔振效果的影响,通过现场试验分别测定自由地基以及设置矩形沟槽时相应控制点的加速度幅值,绘制关于两者比值的二维平面等值线图,以两者比值小于0.4的区域作为振动屏蔽区域,将振动屏蔽区域的面积作为隔振效果的评价指标进行分析;研究结果表明:瑞利波在传播过程中遇到矩形沟槽时会发生能量的重新分配,一部分瑞利波会突破沟槽的阻隔继续向前传播,另一部分瑞利波会被矩形沟槽反弹向后传播;矩形沟槽深度与瑞利波波长的比值为0.08~0.53时,增大该比值可以显著增大振动屏蔽区域的面积,当该比值为0.53~0.75时,对振动屏蔽区域的面积影响较小;矩形沟槽宽度与瑞利波波长的比值对振动屏蔽区域的影响较小;当矩形沟槽长度与瑞利波波长的比值在1.11~1.52范围内变化时,振动屏蔽区域的面积变化不明显;当矩形沟槽振源距离与瑞利波波长的比值为0.78~1.13时,该比值的变化对振动屏蔽区域的影响较小;矩形沟槽的归一化横截面积变化范围在0.02~0.78时对振动屏蔽区域的面积影响显著。
  • 图  1  试验仪器及场地

    Figure  1.  Test equipment and site

    图  2  测试布局

    Figure  2.  Test layouts

    图  3  深度参数等值线图

    Figure  3.  Depth parameter contour map

    图  4  S0.4D值拟合曲线

    Figure  4.  S0.4 and D value fitting curve

    图  5  宽度参数等值线图

    Figure  5.  Width parameter contour map

    图  6  S0.4W值拟合曲线

    Figure  6.  S0.4 and W value fitting curve

    图  7  长度参数等值线图

    Figure  7.  Length parameter contour map

    图  8  S0.4L值拟合曲线

    Figure  8.  S0.4 and L value fitting curve

    图  9  距离参数等值线图

    Figure  9.  Distance parameter contour map

    图  10  S0.4E值拟合曲线

    Figure  10.  S0.4 and E value fitting curve

    图  11  归一化横截面积等值线图

    Figure  11.  Contour plot of normalized cross-sectional area

    图  12  S0.4N值拟合曲线

    Figure  12.  S0.4 and N value fitting curve

    表  1  试验参数明细表

    深度d/cm 宽度w/cm 长度l/cm 振源距离e/cm
    30 5 100 30
    50 15 120 60
    70 25 140 104
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    表  2  波长明细表

    Table  2.   Wavelength schedule

    频率/Hz 波长λR/m
    30 3.67
    60 1.93
    120 0.92
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    表  3  深度参数工况明细表

    Table  3.   Depth parameter case list

    试验工况 频率/Hz 深度d/cm 深度参数D
    1-1 30 0.08
    1-2 30 50 0.14
    1-3 70 0.19
    1-4 30 0.16
    1-5 60 50 0.26
    1-6 70 0.36
    1-7 30 0.33
    1-8 120 50 0.54
    1-9 70 0.76
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    表  4  振动屏蔽区域面积一览表

    Table  4.   List of acreage of vibration shielding area

    工况 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9
    D 0.08 0.14 0.19 0.16 0.26 0.36 0.33 0.54 0.76
    S0.4/m2 0.16 0.27 0.33 0.25 0.29 0.41 0.37 0.40 0.45
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    表  5  深度参数列表

    Table  5.   Depth parameter list

    D 0.08 0.31 0.53 0.75
    S0.4/m2 0.20 0.36 0.42 0.47
    S0.4 1.50 0.39 0.23 0.16
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    表  6  宽度参数工况明细表

    Table  6.   Width parameter case list

    试验工况 频率/Hz 宽度w/cm 宽度参数W
    2-1 5 0.01
    2-2 30 15 0.04
    2-3 25 0.07
    2-4 5 0.03
    2-5 60 15 0.08
    2-6 25 0.13
    2-7 5 0.05
    2-8 120 15 0.16
    2-9 25 0.27
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    表  7  振动屏蔽区域面积一览表

    Table  7.   List of acreage of vibration shielding area

    工况 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9
    W 0.01 0.04 0.07 0.03 0.08 0.13 0.05 0.16 0.27
    S0.4/m2 0.26 0.27 0.32 0.28 0.29 0.33 0.31 0.40 0.38
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    表  8  长度参数工况明细表

    Table  8.   Length parameter working condition schedule

    试验工况 频率/Hz 长度l/cm 长度参数L
    3-1 100 0.27
    3-2 30 120 0.33
    3-3 140 0.38
    3-4 100 0.52
    3-5 60 120 0.62
    3-6 140 0.73
    3-7 100 1.09
    3-8 120 120 1.30
    3-9 140 1.52
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    表  9  振动屏蔽区域面积一览表

    Table  9.   List of acreage of vibration shielding area

    工况 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9
    L 0.27 0.33 0.38 0.52 0.62 0.73 1.09 1.30 1.52
    S0.4/m2 0.16 0.27 0.28 0.21 0.29 0.37 0.38 0.40 0.47
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    表  10  长度参数列表

    Table  10.   Length parameter list

    L 0.29 0.70 1.11 1.52
    S0.4 0.21 0.33 0.40 0.44
    S0.4 0.48 0.20 0.13 0.09
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    表  11  距离参数试验工况明细表

    Table  11.   Distance parameter case list

    试验工况 频率/Hz 距离e/cm 距离参数E
    4-1 30 0.08
    4-2 30 60 0.16
    4-3 104 0.28
    4-4 30 0.16
    4-5 60 60 0.31
    4-6 104 0.54
    4-7 30 0.33
    4-8 120 60 0.65
    4-9 104 1.13
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    表  12  振动屏蔽区域面积一览表

    Table  12.   List of acreage of vibration shielding area

    工况 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7 4-8 4-9
    E 0.08 0.16 0.28 0.16 0.31 0.54 0.33 0.65 1.13
    S0.4/m2 0.21 0.27 0.30 0.24 0.29 0.41 0.34 0.40 0.46
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    表  13  距离参数列表

    Table  13.   Distance parameter list

    E 0.08 0.43 0.78 1.13
    S0.4 0.19 0.36 0.42 0.45
    S0.4 1.25 0.23 0.13 0.09
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    表  14  归一化横截面积工况明细表

    Table  14.   Normalized cross-sectional area schedule of conditions

    试验工况 频率/Hz 深×长/cm×cm 归一化横截面积N
    5-1 30×100 0.02
    5-2 30 50×120 0.04
    5-3 70×140 0.07
    5-4 30×100 0.08
    5-5 60 50×120 0.16
    5-6 70×140 0.26
    5-7 30×100 0.35
    5-8 120 50×120 0.71
    5-9 70×140 1.16
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    表  15  振动屏蔽区域面积一览表

    Table  15.   List of acreage of vibration shielding area

    工况 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 5-6 5-7 5-8 5-9
    D 0.02 0.04 0.07 0.08 0.16 0.26 0.35 0.71 1.16
    S0.4 /m2 0.16 0.27 0.30 0.20 0.29 0.37 0.38 0.40 0.49
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    表  16  归一化横截面积列表

    Table  16.   List of normalized cross-sectional areas

    N 0.02 0.40 0.78 1.16
    S0.4 0.18 0.39 0.43 0.46
    S0.4 3.50 0.18 0.09 0.06
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-10
  • 修回日期:  2020-11-02
  • 刊出日期:  2022-04-25

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