Measurements of ground-borne vibrations at two operational wind turbine facilities

J. Kiss, S.J. Boone, J. González-Hurtado, T.A. Newson

In the proceedings of: GeoSt. John's 2019: 72nd Canadian Geotechnical Conference

Session: Geotechnical Characterization

ABSTRACT: Measurements of ground-borne vibrations at two operating commercial wind turbine facilities are described in this paper. Vibration monitoring was prompted by on-going research related to dynamic responses of turbine foundations and concerns related to the effects of ground-borne vibrations on domestic water supply wells. Ground conditions varied from competent glacial till at the first site to thick, soft clay overlying shale at the second. During turbine operation on these sites, vibration magnitudes were measured at the ground surface at distances ranging from 30 to 520 m from the turbines. In addition, for the second facility, vibration measurements were completed on one turbine tower structure, the turbine foundations and in the bedrock surface at a depth of about 19 m at distances ranging from about 17 to 520 m. Water well casing vibrations were also measured at distances ranging from about 140 m to 550 m. This paper summarizes vibration monitoring data and compares measurements made on the turbine tower, turbine foundations, ground surface, and bedrock at multiple distances from the source. Monitoring also captured a low-magnitude regional earthquake, nearby traffic and farming. This paper presents data and rationale toward developing site-specific vibration attenuation curves and turbine off-set distance criteria.

RÉSUMÉ: Le présent document décrit les mesures des vibrations transmises au sol dans deux éoliennes commerciales en exploitation. La surveillance des vibrations a été motivée par les recherches en cours sur les réactions dynamiques des fondations des turbines et par les préoccupations liées aux effets des vibrations transmises au sol sur les puits alimentation en eau domestiques. Les conditions du sol variaient d'un till glaciaire compétent sur le premier site à une couche d'argile molle et épaisse recouvrant du schiste argileux au second. Lors du fonctionnement des turbines sur ces sites, les amplitudes de vibration ont été mesurées à la surface du sol, à des distances comprises entre 30 et 520 m des turbines. En outre, pour la deuxième installation, des mesures de vibrations ont été effectuées sur une structure de tour à turbine, les fondations des comprises entre 17 et 520 m environ. Les vibrations du tubage de puits ont également été mesurées à des distances comprises entre 140 et 550 m environ. Ce document résume les données de surveillance des vibrations et compare les mesures effectuées sur la tour, les fondations, la surface du sol et le substrat rocheux à de multiples distances de la source. La surveillance a également capturé un séisme régional de faible magnitude, la circulation à proximité et l'agriculture. Ce document présente les données et les raisons qui sous-tendent l'élaboration de courbes d'atténuation des vibrations spécifiques au site et de critères de distance décalée de la turbine.

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Cite this article:
J. Kiss; S.J. Boone; J. González-Hurtado; T.A. Newson (2019) Measurements of ground-borne vibrations at two operational wind turbine facilities in GEO2019. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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