[发明专利]一种隔离土中瑞利波传播的方法

说明书

本发明属于能够隔离土中瑞利波的技术。

由机器振动，车辆交通以及建筑物基础施工打桩所引起的振动，将主要以瑞利波的形式在地表传播。这种波携带的能量大，衰减慢，会给周围的建筑物和各种置于地面的设施带来危害，特别是给各种精密仪器的制造和正常使用带来严重影响。

为了解决这个问题，已有不少专家、学者进行了研究和探索。传统的方法是在要求防振的建筑物或设施周围设一道隔振沟，沟内或是空的，或是充填泥浆等，以隔离或减弱在土中传播的瑞利波。

但是以往的实践证明，这种沟的深度要达到0.33～1.33倍以上的瑞利波的波长时才会有效。而在实际问题中，有时产生的瑞利波的波长可达30m。对于这种大波长的瑞利波，如仍用隔振沟隔振就不很合适，由于施工深度和使用上的困难，在实际工程中往往不可能被采用。

因为桩的施工在深度上所受的限制比沟小，曾有人建议采用排桩隔振，研究表明：低阻抗比的桩材料有较好的隔振效果。由于缺乏合适的（既经济，又有效的）隔振桩材料，排桩隔振尚未见在具体工程中应用。本发明的目的在于创造一种经济，有效，应用范围广，施工安全、方便，不损害地面平整和美观的隔振方法来隔离或衰减瑞利波在土中的传播。

本发明的中心内容是应用工厂废料-粉煤灰构成有效的隔振屏障。用于隔振的粉煤灰颗粒直径在10^-3～2毫米之间，比重在2.0～2.5之间。

构成隔振屏障的粉煤灰的相对密度应在D_r＝0.30～0.80。

粉煤灰隔振屏障的形式有：一排的粉煤灰隔振桩;多排（两排或两排以上）的粉煤灰隔振桩;一排的或多排（两排或两排以上）的粉煤灰地下隔墙等多种。

根据具体情况，粉煤灰排桩的施工可采用钻孔法，冲孔法，下端闭合套管打入法等施工方法。

粉煤灰地下隔墙的施工方法分两种情况，在深度不大时，可直接在土中挖出明沟，然后分层填入粉煤灰。在深度较大时，采用加密粉煤灰排桩的方法（打桩顺序如图6所示），使粉煤灰排桩最终成为无间隙的粉煤灰地下隔墙。

粉煤灰排桩的直径D，桩距S_N，深度H，总宽度L和排距△是瑞利波波长λ_R的函数。粉煤灰排桩的尺寸为：D/λ_R≥0.05，S_N/λ_R≤0.50，L/λ_R＝1.0～4.0，H/λ_R＝0.3～2.5，△＝2D。

粉煤灰地下隔墙的厚度W，深度H，总宽度L和隔墙之间的间距△也是瑞利波波长λ_R的函数。通常粉煤灰地下隔墙的尺寸为：W/λ_R≥0.1，H/λ_R＝0.30～2.5，L/λ_R＝1.0～4.0，△/λ_R＝0.1～2.0。

本发明的优点和效益：

1.隔振效果好，隔振后可使地面运动振幅衰减到原来的 1/4 ～ 1/3 。

2.施工深度所受限制小，能满足工程中各种大小波长的瑞利波隔振。

3.施工后可恢复地面的平整和美观，且施工方便、使用安全。而传统方法采用的隔振沟要在地面上开出一道明沟，破坏了地面的完整性。而且不能持久。

4.全国火力发电厂每年排出数以万吨计的粉煤灰，为防止环境污染，国家要花大量人力、财力进行处理。本发明不仅使粉煤灰在变废为宝较好地解决了工程中长久没有解决的瑞利波隔振问题。还可为国家节省大量的处理粉煤灰的费用，具有显著的经济效益和社会效益。粉煤灰综合利用还是国家“七五”计划中重点节能项目。

附图说明：

图1表示粉煤灰屏障隔振示意图，1-振源;2-地面;3-粉煤灰隔振屏障;4-要求防振的设施或建筑物。

图2表示一排粉煤灰桩的平面布置，L-总宽度;S_N-桩距;D-桩径。

图3表示两排粉煤灰桩的平面布置，L-总宽度;S_N-桩距;D-桩径;△-排距。

图4表示一排粉煤灰地下隔墙的平面布置，L-总宽度;W-墙厚。

图5表示两排粉煤灰隔墙的平面布置，L-总宽度;W-墙厚;△-排距。

图6表示粉煤灰排桩加密成粉煤灰地下隔墙的顺序示意图，桩内序数表示粉煤灰桩施工的先后顺序。