《机械振动第32部分：大地的动态性能测量gbt+33521.32-2021》详细解读

《机械振动轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动第32部分：大地的动态性能测量gb/t33521.32-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3符号4地面诱导结构噪声和地传振动的传播4.1概述4.2地面诱导结构噪声与地传振动—频率影响contents目录5大地中波传播参数5.1概述5.2基波传播参数5.3材料损耗和非线性5.4大地的几何效应、分层和横向变异性5.5近场效应5.6各向异性5.7地下水的影响—两相介质的岩土材料contents目录6参数估算和测量方法6.1大地分层和分类:钻孔柱状图和地震勘测6.2土与岩石6.3基于指标参数的经验估算方法6.3.1概述6.3.2有效(体积)质量密度6.3.3波速和弹性剪切模量6.3.4非线性和材料损耗因子contents目录6.4基于岩土原位贯入试验的间接测定6.4.1概述6.4.2圆锥贯入试验6.4.3标准贯入试验6.5大地动态参数的直接原位测量6.5.1概述6.5.2表面波测量6.5.3下孔(和上孔)测量—地震CPT(S-CPT)6.5.4跨孔法测量contents目录6.5.5其他测量—折射、多通道P波和S波反射,电阻率6.5.6其他原位方法6.6大地动态参数的实验室测量6.6.1概述6.6.2压电测量6.6.3共振柱测试6.6.4循环三轴,DSS和扭转剪切试验7大地参数确定策略contents目录7.1概述7.2地传振动和地面诱导结构噪声的严酷度7.3可用信息的参数估算7.4原位测量与实验室测量总结7.5直接测量振动和噪声传播作为测量大地动态性能和使用计算模型的替代方法附录A(资料性附录)本部分中使用的缩写contents目录参考文献011范围03机械振动产生的动态性能影响01地面诱导结构噪声02地传振动1范围022规范性引用文件确定了机械振动、轨道系统等基本术语及其定义。提供了统一的术语规范，便于各方在交流和使用中的准确理解。奠定了整个标准的技术基础，确保各项规定和测量方法的正确性。2规范性引用文件033符号符号1定义了大地动态性能测量中的某个重要参数或物理量，具有明确的含义和单位。符号2代表另一个与大地动态性能相关的关键指标，用于描述和计算特定情况下的物理现象。符号3在大地动态性能测量中，该符号表示某个特定的过程、状态或条件，对于理解和分析测量结果具有重要意义。3符号044地面诱导结构噪声和地传振动的传播地面诱导结构噪声和地传振动通过振动波的形式在大地中传播，其能量随着距离的增加而逐渐衰减。振动波传播大地的动态性能对振动波的传播具有显著影响，包括地质构造、土壤类型、地下水等因素都会改变振动波的传播速度和衰减程度。介质影响当地面诱导结构噪声和地传振动的频率与建筑物或构筑物的固有频率相近时，可能引发结构共振，从而放大振动效应。结构共振4地面诱导结构噪声和地传振动的传播054.1概述内容和范围01本部分规定了大地动态性能测量的术语和定义、测量方法及测量报告等要求，适用于机械振动产生的地面诱导结构噪声和地传振动。与其他部分关系02作为《机械振动轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动》系列的第32部分，与系列其他部分共同构成完整的标准体系。意义和重要性03本部分的实施，有助于提高地面动态性能测量的准确性和可靠性，为机械振动控制和减缓提供有力支持，从而保障城市轨道交通的安全与可持续发展。4.1概述064.2地面诱导结构噪声与地传振动—频率影响123当地面振动的频率与建筑物自然频率相近时，可能引发共振现象，导致结构噪声显著增强。共振现象通过调整机械设备的运行频率，可以实现对地面诱导结构噪声的有效控制，避免对周边环境造成过大影响。频率筛选针对特定频率的地面振动，可在建筑物基础设计中采取相应的隔振措施，降低振动向建筑物的传递。隔振设计4.2地面诱导结构噪声与地传振动—频率影响075大地中波传播参数原理方法通过测量弹性波在大地中传播一定距离所需时间，计算波速。测试设备包括信号发生器、接收器、计时器等，确保高精度测量。影响因素考虑大地介质的密度、弹性模量等参数对波速的影响。5大地中波传播参数085.1概述随着城市轨道交通的快速发展，轨道系统产生的振动和噪声问题日益突出。为了准确评估大地的动态性能，制定相应测量标准势在必行。该标准的实施将为大地的动态性能测量提供统一、科学的方法，有助于提高测量结果的准确性和可靠性，为城市轨道交通的规划、设计和运营提供有力支持。制定背景标准意义5.1概述095.2基波传播参数03通过测量和分析基波传播参数，可以为轨道系统的设计和优化提供有力支持。01基波传播参数是指在机械振动中，描述基波在大地中传播特性的一系列参数。02这些参数对于预测和评估轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动具有重要意义。5.2基波传播参数105.3材料损耗和非线性材料损耗定义指材料在振动过程中由于内部摩擦、缺陷、结构不均匀等因素造成的机械能损失。分类根据损耗机制不同，可分为粘性损耗、滞后损耗和结构损耗等。5.3材料损耗和非线性115.4大地的几何效应、分层和横向变异性大地几何形状和尺寸对振动波的传播路径和能量衰减有重要影响。影响振动波传播振动波在遇到不同几何特征的界面时，会发生反射、折射等现象，从而改变波的传播方向。产生反射和折射大地的几何特征还会导致特定的振动模态出现，对结构噪声和地传振动产生深远影响。影响振动模态5.4大地的几何效应、分层和横向变异性125.5近场效应123指的是振源附近的区域，由于振动波传播距离较短，其波形和能量尚未发生显著衰减的现象。在近场区域内，振动波的特点与远场区域存在显著差异，需要进行专门的测量和分析。正确理解和评估近场效应，对于准确预测和控制振动噪声对周边环境的影响至关重要。5.5近场效应135.6各向异性各向异性指的是介质在不同方向上物理特性（如弹性模量、阻尼比等）存在差异。物理特性差异波动传播影响地质因素这种差异会导致机械波在介质中传播时，速度和衰减等特性随方向不同而发生变化。地层沉积过程、岩石层理结构以及地质构造运动等是导致各向异性产生的主要因素。0302015.6各向异性145.7地下水的影响—两相介质的岩土材料含水量变化地下水会导致岩土材料的含水量发生变化，进而影响其物理和力学性质。岩土软化地下水的浸润作用可使岩土材料发生软化，降低其强度和稳定性。渗透力作用地下水在岩土材料中产生的渗透力可改变岩土的应力状态，甚至引发破坏。5.7地下水的影响—两相介质的岩土材料156参数估算和测量方法选择估算方法依据行业标准和经验，选择合适的参数估算方法，确保测量结果的准确性和可靠性。数据分析与处理对测量得到的数据进行深入分析，提取有用信息，为后续工作提供数据支持。确定测量参数根据大地动态性能的特点，确定需要测量的参数，如振动幅度、频率等。6参数估算和测量方法166.1大地分层和分类:钻孔柱状图和地震勘测详细记录土层信息包括土层类型、厚度、颜色、湿度等。准确标注土层分界线清晰划分不同土层，便于后续分析和处理。遵循标准制图规范确保图纸的准确性和可读性，满足专业需求。6.1大地分层和分类:钻孔柱状图和地震勘测176.2土与岩石根据土壤颗粒大小、矿物质成分、有机质含量等因素，将土壤分为砂土、壤土、黏土等类型。土壤类型分类包括土壤密度、孔隙比、含水量等，这些性质对土壤的动态性能具有重要影响。土壤物理性质主要涉及土壤的抗剪强度、压缩性等，这些性质决定了土壤在振动作用下的稳定性。土壤力学性质6.2土与岩石186.3基于指标参数的经验估算方法考虑实际情况所选指标需能反映实际工况下地面振动的特性，包括振动的频率、振幅等。便于测量与获取指标参数应易于现场测量和获取，以保证经验估算方法的实用性。选取代表性指标从众多指标中选取与地面诱导结构噪声和地传振动相关性高的参数，如振动速度、加速度等。6.3基于指标参数的经验估算方法196.3.1概述明确本部分适用于大地动态性能的测量，为机械振动轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动的评估提供依据。标准适用范围阐述本部分与《机械振动轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动》其他部分之间的关联，共同构成完整的标准体系。与其他部分关系强调大地动态性能测量在准确评估机械振动对周围环境影响、优化轨道系统设计等方面的重要意义。重要性说明6.3.1概述206.3.2有效(体积)质量密度定义与概念：有效质量密度是指单位体积的土壤或材料在动态激励下所表现出的质量效应。它是描述土壤动态特性的重要参数之一，与土壤的组成、结构、含水量等因素密切相关。测量方法：有效质量密度的测量通常采用实验方法，包括原位测试和室内试验。原位测试可在实际工程场地进行，通过测量土壤在动态荷载作用下的响应，反演得到有效质量密度。室内试验则通过对采取的土样施加动态荷载，观测其变形和应力响应，从而计算得到有效质量密度。工程意义：有效质量密度是评价土壤动态特性的重要指标，它直接影响了土壤在动态荷载作用下的变形和稳定性。在轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动研究中，准确测量和评估土壤的有效质量密度对于预测和控制振动传播具有重要意义。同时，有效质量密度也是进行土壤动力学分析、地基基础设计等方面工作不可或缺的重要参数。6.3.2有效(体积)质量密度216.3.3波速和弹性剪切模量波速测量波速是指弹性波在介质中传播的速度，与介质的密度和弹性性质有关。本标准规定了波速的测量方法，包括测量原理、仪器设备、测量步骤和数据处理等方面。弹性剪切模量定义弹性剪切模量是描述介质抵抗剪切变形能力的物理量，与介质的剪切应力和剪切应变之间的比值相关。它是评价大地动力特性的重要参数之一。弹性剪切模量测量本标准详细阐述了弹性剪切模量的测量方法，包括现场测试、室内试验以及数据处理分析等环节。通过科学合理地确定弹性剪切模量，可以为大地的动态性能评估提供有力支持。6.3.3波速和弹性剪切模量226.3.4非线性和材料损耗因子010203非线性定义及影响非线性是指系统输出与输入之间不成正比的关系。在振动系统中，非线性可能导致波形畸变、频谱分析复杂化以及能量在不同频率间传递等现象。材料损耗因子的概念材料损耗因子是表征材料在振动过程中能量损耗大小的一个参数。它反映了材料将机械能转化为热能而耗散的能力，与材料的阻尼性能密切相关。测量方法与标准为了准确评估非线性和材料损耗因子对轨道系统振动与噪声的影响，本部分标准详细规定了相应的测量原理、仪器设备、试验条件及数据处理方法。这些规定确保了测试结果的可靠性和可重复性，为轨道系统的优化设计和减振降噪提供了有力支持。6.3.4非线性和材料损耗因子236.4基于岩土原位贯入试验的间接测定6.4基于岩土原位贯入试验的间接测定圆锥动力触探试验通过测量圆锥探头贯入岩土所需的动力，评估岩土的力学特性。标准贯入试验采用标准重量的重锤，以规定的自由落距将探头打入岩土，通过贯入阻力判断岩土性质。轻型动力触探试验适用于较软弱的岩土层，使用较小动能的探头进行贯入，以评估岩土的承载力和变形特性。246.4.1概述定义与背景介绍了该部分标准制定的背景、过程及与相关国际标准的关联性。标准化进程标准结构与内容概述了本标准的结构框架，包括范围、术语和定义、测量方法等关键章节。首先阐述了大地动态性能测量的含义、目的以及其在机械振动轨道系统中的重要性。6.4.1概述256.4.2圆锥贯入试验

6.4.2圆锥贯入试验确定土体承载力通过圆锥贯入试验，可以测定土体在不同深度处的承载力，为工程设计和施工提供重要参数。评估土体变形特性试验能够反映土体在受力过程中的变形特性，有助于分析土体的稳定性和变形规律。指导地基处理根据试验结果，可以选择合适的地基处理方法，提高地基的承载力和稳定性。266.4.3标准贯入试验03为工程设计提供可靠的地质参数。01确定地基土层的物理力学性质。02评估地基的承载能力和变形特性。6.4.3标准贯入试验276.5大地动态参数的直接原位测量直接原位测量基于振动波在地层中的传播特性，通过测量和分析振动波来获取大地的动态参数。振动波传播理论通过在地表施加激励并测量响应，利用频响函数分析技术来推算大地的动态刚度、阻尼等参数。频响函数分析结合数学模型和信号处理手段，从测量数据中准确识别出大地的动态参数。参数识别方法6.5大地动态参数的直接原位测量286.5.1概述定义与背景大地动态性能测量是评估大地在机械振动作用下的响应特性，对于轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动研究具有重要意义。标准制定目的为了统一和规范大地动态性能的测量方法，提高测量结果的准确性和可靠性，制定本标准。适用范围本标准适用于机械振动轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动相关的大地动态性能测量。6.5.1概述296.5.2表面波测量频谱分析通过测量表面波在大地中的传播特性，利用频谱分析技术，可以得到大地的动态性能参数。信号处理为了提高测量精度，需要对采集到的表面波信号进行预处理，如滤波、放大等。瑞利波特性表面波中最常见的是瑞利波，质点在垂直平面内作椭圆运动，其传播速度与介质的弹性常数和密度有关。6.5.2表面波测量306.5.3下孔(和上孔)测量—地震CPT(S-CPT)利用地震波在地层中的传播特性，通过测量地震波在下孔和上孔中的传播时间和幅度，计算地层的物理力学参数。结合CPT(静力触探试验)技术，对地层进行分层并评估各层的力学性质，为工程设计提供可靠依据。采用高灵敏度的地震检波器，确保测量结果的准确性和可靠性。0102036.5.3下孔(和上孔)测量—地震CPT(S-CPT)316.5.4跨孔法测量6.5.4跨孔法测量通过专业的数据处理和分析方法，跨孔法能够获取大地的动态模量、阻尼比等关键参数。数据处理与分析跨孔法测量主要依据波动理论，通过在两个不同位置的孔中分别发射和接收波动信号，分析波的传播特性，从而推断大地的动态性能。基于波动理论跨孔法能够消除或减少地表干扰因素的影响，提高测量的精度和可靠性。测量精度高326.5.5其他测量—折射、多通道P波和S波反射,电阻率应用场景折射测量在勘探工程领域具有广泛应用，如岩土工程勘察、地质构造研究等，为工程设计和施工提供重要依据。操作要点在进行折射测量时，需选择合适的观测系统和采集参数，确保数据的准确性和可靠性。原理介绍折射测量是利用地震波在不同介质间传播速度的差异，通过观测折射波来确定地层结构和物性参数的方法。6.5.5其他测量—折射、多通道P波和S波反射,电阻率336.5.6其他原位方法跨孔法是通过在两个相邻的钻孔中分别放置发射源和接收器，测量波在地层中的传播特性。该方法可以获得较准确的波速和地层信息，但需要较多的现场布置和测试时间。下孔法是在地面上的一定点激发振动波，通过在钻孔内不同深度处放置传感器接收波的传播信号。通过测量波到达不同深度的时间，可以计算出地层的波速分布。该方法适用于研究地层垂向变化较大的情况。表面波法是利用在地表传播的瑞利波或勒夫波进行地层性质探测的方法。通过在地表布置多个检波器，接收并分析表面波的传播特性，可以获得地层的剪切波速和阻尼比等参数。该方法具有非破坏性、测试速度快等优点，广泛应用于工程场地地层的快速评价中。跨孔法下孔法表面波法6.5.6其他原位方法346.6大地动态参数的实验室测量振动台试验通过在振动台上模拟地震波或其他振动信号，观测和分析大地的动态响应。共振柱试验利用共振柱装置测量大地的动剪切模量和阻尼比，以评估其动态性能。波形分析通过对测量得到的振动波形进行频谱分析，获取大地的动态参数。6.6大地动态参数的实验室测量030201356.6.1概述VS该标准适用于轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动的大地动态性能测量，主要涉及轨道交通、铁路等领域。其读者对象包括从事相关测量、设计、施工、科研等工作的专业人员。与其他标准的关系该标准是机械振动系列标准的重要组成部分，与其他相关标准共同构成了完整的标准体系。同时，该标准也引用了多个国内外先进技术标准，确保其与国际接轨，具有较高的实用性和先进性。适用范围和对象6.6.1概述366.6.2压电测量压电效应压电材料在受到外力作用时，会在其表面产生电荷，从而实现将机械能转换为电能。测量原理利用压电材料的压电效应，通过测量产生的电荷或电压来推算出机械振动或压力的大小。优点与局限性压电测量具有灵敏度高、响应速度快等优点，但也受到温度、湿度等环境因素的影响。6.6.2压电测量376.6.3共振柱测试测试原理共振柱测试是通过激发土样产生共振，测定其共振频率，进而计算出土的动力学参数，包括动剪切模量和阻尼比。测试步骤共振柱测试主要包括土样制备、安装与固定、激振与测量以及数据处理等步骤。测试时需严格按照规范操作，以确保测试结果的准确性。影响因素共振柱测试结果受多种因素影响，如土样的均匀性、密实度、饱和度以及激振力的大小和频率等。因此，在测试过程中需对这些因素进行严格控制。0102036.6.3共振柱测试386.6.4循环三轴,DSS和扭转剪切试验6.6.4循环三轴,DSS和扭转剪切试验研究土体在循环荷载作用下的应力-应变关系、模量变化及破坏特性。试验方法通过控制循环荷载的幅值、频率和持续时间，对试样施加循环荷载，并监测其变形和应力响应。试验应用为评估地基基础在地震、交通等循环荷载作用下的稳定性和变形特性提供数据支持。试验目的397大地参数确定策略根据工程类型、地质条件和测量目的，选择合适的大地参数类型，如剪切波速、阻尼比等。根据实际需求选择在确定参数类型时，需综合考虑地质构造、岩土层性质、地下水条件等多方面因素。综合考虑多因素遵循国家及行业标准，确保所选参数类型具有代表性和可靠性。参照相关规范7大地参数确定策略407.1概述标准适用范围明确本部分适用于大地动态性能的测量，包括土壤、岩石等地质材料在机械振动作用下的响应特性。与其他部分关系阐述本部分与《机械振动轨道系统产生的地面诱导结构噪声和地传振动》系列其他部分之间的关联，确保整体应用的协调性。标准化意义强调本部分的实施对于规范大地动态性能测量工作、提高测量结果的准确性和可靠性、推动相关领域的技术进步等方面具有重要意义。7.1概述417.2地传振动和地面诱导结构噪声的严酷度严酷度概念7.2地传振动和地面诱导结构噪声的严酷度严酷度是描述地传振动和地面诱导结构噪声对环境和建筑物影响程度的一个重要参数。影响因素严酷度受振动源强度、传播路径和受振体特性等多个因素共同影响。