ИЗМЕРЕНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ГРУНТЫ И СООРУЖЕНИЯ
Вибрации элементов здания и спектры основных мод

Измерения вибраций внутри зданий и сооружений выполняется с целью оценить возникновение резонансных колебаний частей сооружения под влиянием внешних воздействий. Преобладающие частоты спектров колебаний, зарегистрированных во время ударных, периодических воздействий, либо транспортных шумов сопоставляются с расчетными резонансными частотами сооружений.

Для измерений используются трехкомпонентные датчики смещения (геофоны) либо акселерометры, установленные в различных частях зданий. 

 Низкочастотный 3-х компонентный геофон-велосиметр  ST-4.5Hz 3C фирмы Seis-Tech для измерения скоростей смещения частиц грунта при вибрациях.

Низкочастотный 3-х компонентный геофон-велосиметр  4.5Hz 3D фирмы Seis-Tech для измерения вибраций фундаментов и конструктивных элементов сооружений.

Колебания грунтовых оснований под воздействием автомобильного транспорта

Наиболее распространенным видом вибрационных воздействий, влияющих на сохранность сооружения,  являются транспортные шумы. Спектральный состав вертикальной и горизонтальных компонент колебаний в грунтовом массиве при прохождении волн от автомобильного транспорта существенно различается.
Спектры горизонтальных компонент существенно обогащены низкими частотами, наиболее опасными для фундаментов сооружений. Однако амплитуда смещений в горизонтальных компонентах транспортных вибраций обычно в разы ниже, чем по вертикальной компоненте.

Вибрации в грунтах от железнодорожного транспорта

Спектры вибраций от проходящих товарных и электропоездов по сравнению со спектрами вибраций от автотрафика заметно смещены в сторону низких частот. Преобладающие частоты располагаются в полосе от 6 до 40 Гц. Отмечается также обогащение спектров горизонтальных компонент низкими и сверхнизкими частотами (от долей до 3-4 Гц).

На спектрах выделяется несколько отчетливых узких мод, обусловленных, повидимому, особенностями строения железнодорожного полотна и прохождением колес по стыкам.
Наибольшая интенсивность вибраций наблюдается в моменты торможения и разгона состава.

Оценка допустимого уровня вибраций при взрывах и забивке фундаментных свай  

Различными международными стандартами (DIN 4150-3:1999, BS 7835-2:1993 и др.) по оценке допустимого уровня вибрационных воздействий на жилые здания, промышленные сооружения и подземные коммуникации определяются допустимые пределы скоростей смещения в опредленных диапазонах частот колебаний. Для примера приведена таблица допустимых скоростей смещений из Национального стандарта Германии DIN 4150-3.


В ряде случаев, при большой глубине заложения монолитных фундаментов либо глубине забивки свай имеет значение распределение этих двух величин по глубине грунтового массива. В зависимости от физических свойств грунтового массива уровень напряжений при вибрациях может в его глубинных частях быть существенно выше, чем на поверхности.  Для оценки вибрационных воздействий на глубинные части фундаментов используются величины ускорений, для чего на основе велосиграмм рассчитываются акселерограммы, либо ускорения измеряются напрямую акселерометрами. Кроме того, для оценки уровня вибраций на разных глубинах необходимо знать распределение скоростей распространения поперечных волн в грунтовом массиве, для чего в местах измерения вибраций выполняются специальные зондирования методом малоглубинной сейсморазведки на поверхностных волнах с использованием многоканальной расстановки однокомпонентных геофонов для регистрации вертикальной компоненты смещения.Измеряемой величиной является скорость смещения, максимальное значение которой  рассчитывается по направлению суммарного вектора путем геометрического сложения всех трех ее составляющих, замеренных трехкомпонентными датчиками типа ST 4.5 Hz 3C или 4.5 Hz 3D. Для оценки балльности природных землетрясений должны использоваться более низкочастотные геофоны с резонансной частотой 2.0 Hz.