Investigation of key parameters in the design of active isolation trenches for vibrating machinery

Brandon Karchewski, Dieter Stolle, Peijun Guo

In the proceedings of: GeoManitoba 2012: 65th Canadian Geotechnical Conference

Session: M3A - Foundations II

ABSTRACT: Use of isolation trenches can be an effective measure for mitigating potential problems resulting from the spread of surface waves from vibrating machinery. This study considers the following parameters: soil properties, stratigraphy, trench geometry, and trench fill material. An effective design for an isolation trench should target those frequencies in the loading that are closest to the natural frequencies of the site. Previous studies have indicated that the offset distance and depth of the isolation trench are important design parameters, but this study also shows that one can optimize the performance by adjusting the geometry of the trench. Selection of fill material also has an important influence on the magnitude of the transmitted and reflected vibrations. The most important factor in selecting the fill material is the ratio of dynamic impedance, which measures the relative transmissibility of vibrations through the existing ground material and the fill. This study uses a commercial finite element analysis package to conduct axisymmetric analysis; however, simplified one-dimensional analysis is a useful predictor for the performance of fill material.

RÉSUMÉ: utilisation des tranchées d'isolement peut être une mesure efficace pour atténuer les problèmes éventuels résultant de la propagation des ondes de surface à partir de machines vibrantes. Cette étude considère les paramètres suivants: les propriétés du sol, la stratigraphie, la géométrie des tranchées, et le matériel de remblayage de la tranchée. Une conception efficace pour une tranchée d'isolation devrait cibler les fréquences de chargement qui sont les plus proches des fréquences naturelles du site. Des études antérieures ont indiqué que la distance de décalage et la profondeur de la tranchée d'isolement sont des paramètres importants de la conception, mais cette étude montre aussi que l'on peut optimiser les performances en ajustant la géométrie de la tranchée. La sélection de matériaux de remblayage a également une influence importante sur l'ampleur des vibrations transmises et réfléchies. Le facteur le plus important dans la sélection du matériau de remplissage est le rapport de l'impédance dynamique, qui mesure le facteur de transmission de vibrations à travers le matériau du sol existant et le remblai. Cette étude utilise un paquet pour effectuer une analyse unidimensionnelle simplifiée est un prédicteur utile pour la performance du matériel de remplissage.

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