Detta bör du veta om markvibrationer

Transkript

1 Detta bör du veta om markvibrationer Carl Wersäll, KTH/GRV 11 mars 2015 Markvibrationskommittén Kommitté inom Svenska Geotekniska Föreningen (SGF) Arbetar för att sprida kunskap om markvibrationer Anordnar Markvibrationsdagen - Nu nordisk markvibrationsdag tillsammans med nordiska kommittéer - Första i Oslo Andra i Ålborg Tredje i Stockholm 2016 Anordnar kurser Ger ut SGF informationsskrift Markvibrationer 2 Svenska Geotekniska Föreningen 1

2 Innehåll Vibrationskällor Inledande exempel Grundläggande begrepp Frekvensanalys Vågutbredning Resonans Vibrationsmätning Seismiska försök Åtgärder mot markvibrationer 3 Vibrationskällor Mänskliga aktiviteter: - Pålslagning -Packning - Sprängning - Trafik - Industri - Konserter/sportevenemang Naturliga vibrationer: -Jordskalv Vibrationskälla Vibrationsmätningar Vågutbredning 4 Svenska Geotekniska Föreningen 2

3 SGF Dagen innan GD - minikurser Norconsult 5 6 Svenska Geotekniska Föreningen 3

4 SGF Dagen innan GD - minikurser Svenska Geotekniska Föreningen 4

5 Vad är vibrationer? En vibration är en fram och återgående svängningsrörelse kring ett jämviktsläge Fart (c) c f * Frekvensen anges ibland som f (svängningar/s, Hz) och ibland som vinkelfrekvens ω i (radianer/s). 9 Partikelrörelse Partikelrörelsen kan beskrivas med: - Förskjutning - Svängningshastighet - Acceleration Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Grad. Prog. Acoustics, Penn State 10 Svenska Geotekniska Föreningen 5

6 Alla signaler kan beskrivas i tidsdomän och frekvensdomän. Omvandling kan ske mellan domänerna genom Fouriertransform eller FFT 11 Vågtyper Utbredningsriktning Partikelrörelse P-våg S-våg Rayleigh-våg (ytvåg, R-våg) Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Grad. Prog. Acoustics, Penn State 12 Svenska Geotekniska Föreningen 6

7 Vågutbredning Nils Rydén 13 Vågutbredning Ytvåg (R-våg) S-våg P-våg Nils Rydén 14 Svenska Geotekniska Föreningen 7

8 Vågutbredning Nils Rydén 15 Vågfarter c P M c S G Vågfart varierar med spänning, töjningsnivå etc. 16 Svenska Geotekniska Föreningen 8

9 Våglängd och geometri har stor betydelse 17 Några exempel c f * Spontvibrering i lera: - f=30 Hz, c S =150 m/s, c P =300 m/s - S =5 m, P =10 m Sprängning i berg: - f=300 Hz, c S =2500 m/s, c P =5000 m/s - S =8 m, P =17 m Våglängder för markvibrationer skapade av mänskliga aktiviteter, typiskt 1-50 m Partikelförskjutning normalt mm 18 Svenska Geotekniska Föreningen 9

10 Resonans Vibrationsförstärkning Dämpning Frekvens 19 Resonans Höga vibrationer om resonansfrekvenser exciteras och dessutom samverkar f r =6 Hz f r =11 Hz Vibrationskälla c 1 fr=(c1/4h)*(2n-1); n=1,2,. c 2 c 1 <c 2 20 Svenska Geotekniska Föreningen 10

11 Vibrationsmätning Vibrationer kan mätas med: - Accelerometer (acceleration) -Geofon (svängningshastighet) - Seismometer (svängningshastighet) 21 Mätriktning 22 Svenska Geotekniska Föreningen 11

12 Seismiska försök Dynamiska fältförsök för att bestämma: -Jordlagerföljd - Statiska jordegenskaper - Dynamiska jordegenskaper Billiga jämfört med konventionella geotekniska undersökningar (borrning, sondering, provtagning) Ofta osäkert behöver kombineras med konventionella undersökningar Depth (m) Time (s) Åtgärder mot markvibrationer Källan, utbredningsvägen eller mottagaren? Vid källan: - Förändra styvhet, massa osv. Längs utbredningsvägen: - Öppna diken - Veka skärmar: cellplast, luftkuddar etc. - Styva skärmar: betong, KC-pelare, jetpelare etc. Vid mottagaren (t.ex. byggnad): - Planlösning, innerväggar - Grundläggning OBS! Beror på vibrationsfrekvensen/våglängden 24 Svenska Geotekniska Föreningen 12

13 25 Svenska Geotekniska Föreningen 13