ISO TS 14837-32-2015 Mechanical vibration - Ground-borne noise and vibration arising from rail systems - Part 32 Measurement of dynamic properties of the ground.pdf

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1、 ISO 2015 Vibrations mcaniques Vibrations et bruits initis au sol dus des lignes ferroviaires Partie 32: Mesurage des proprits dynamiques du sol Mechanical vibration Ground-borne noise and vibration arising from rail systems Part 32: Measurement of dynamic properties of the ground Numro de rfrence I

2、SO/TS 14837-32:2015(F) SPCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 14837-32 Premire dition 2015-12-15 ISO/TS 14837-32:2015(F)ii ISO 2015 Tous droits rservs DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2015, Publi en Suisse Droits de reproduction rservs. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut tr

3、e reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie, laffichage sur linternet ou sur un Intranet, sans autorisation crite pralable. Les demandes dautorisation peuvent tre adresses lISO ladresse ci-aprs ou au comit membre de lISO

4、 dans le pays du demandeur. ISO copyright office Ch. de Blandonnet 8 CP 401 CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland Tel. +41 22 749 01 11 Fax +41 22 749 09 47 copyrightiso.org www.iso.org ISO/TS 14837-32:2015(F)Avant-propos iv Introduction v 1 Domaine dapplication . 1 2 Rfrences normatives . 1 3 Symbol

5、es . 1 4 Transmission des vibrations et des bruits initis au sol 3 4.1 Gnralits 3 4.2 Vibrations et bruits initis au sol Effet de la frquence 4 5 Paramtres relatifs la propagation des ondes dans le sol 4 5.1 Gnralits 4 5.2 Paramtres fondamentaux de propagation donde . 5 5.3 Pertes du matriau et non-

6、linarit .10 5.4 Effets gomtriques, stratification et variabilit latrale du sol .14 5.5 Effets de champ proche 16 5.6 Anisotropie 16 5.7 Effets des eaux souterraines Matriaux du sol en tant que milieux biphass17 6 Mthodes destimation et de mesurage des paramtres .18 6.1 Stratification et classificati

7、on du sol: Rapports de forage et tudes sismiques .18 6.2 Sols et roches .18 6.3 Mthodes destimation empirique bases sur des paramtres de rfrence 19 6.3.1 Gnralits .19 6.3.2 Masse volumique apparente (effective) 19 6.3.3 Clrit des ondes et module lastique de cisaillement .19 6.3.4 Non-linarit et fact

8、eur de perte du matriau 23 6.4 Dtermination indirecte partir dessais gotechniques de pntration in-situ 28 6.4.1 Gnralits .28 6.4.2 Essai de pntration au cne .28 6.4.3 Essai de pntration standard 28 6.5 Mesurages directs in-situ des paramtres dynamiques du sol 29 6.5.1 Gnralits .29 6.5.2 Mesurages de

9、s ondes de surface .34 6.5.3 Mesurages down-hole (et up-hole) Essai CPT sismique (S-CPT) 40 6.5.4 Mesurages cross-hole43 6.5.5 Autres mesurages Rfraction et mesurage multicanaux de la rflexion des ondes p et s, rsistivit 46 6.5.6 Autres mthodes in-situ .47 6.6 Mesurage direct en laboratoire des para

10、mtres dynamiques du sol 47 6.6.1 Gnralits .47 6.6.2 Mesurages pizolectriques 48 6.6.3 Essai la colonne de rsonance .51 6.6.4 Essai triaxial cyclique, essai DSS et essai de cisaillement en torsion 52 7 Stratgie pour la dtermination des paramtres du sol 52 7.1 Gnralits .52 7.2 Svrit attendue des vibra

11、tions et des bruits initis au sol 52 7.3 Estimation des paramtres partir des informations disponibles 53 7.4 Rcapitulatif de comparaison entre mesurages in situ et mesurages en laboratoire .53 7.5 Mesurage direct de la propagation des vibrations et des bruits en alternative au mesurage des proprits

12、dynamiques et lutilisation de modles de calcul 54 Annexe A (informative) Abrviations utilises dans la prsente partie de lISO 14837 55 Bibliographie .56 ISO 2015 Tous droits rservs iii Sommaire Page ISO/TS 14837-32:2015(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdrat

13、ion mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations international

14、es, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les procdures utilises pour laborer le prsent document et celles

15、 destines sa mise jour sont dcrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1 Il convient, en particulier, de prendre note des diffrents critres dapprobation requis pour les diffrents types de documents ISO. Le prsent document a t rdig conformment aux rgles de rdaction donnes dans les Directives ISO/IEC

16、, Partie 2 (voir www. iso.org/directives). Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et av

17、erti de leur existence. Les dtails concernant les rfrences aux droits de proprit intellectuelle ou autres droits analogues identifis lors de llaboration du document sont indiqus dans lIntroduction et/ou dans la liste des dclarations de brevets reues par lISO (voir www.iso.org/brevets). Les appellati

18、ons commerciales ventuellement mentionnes dans le prsent document sont donnes pour information, par souci de commodit, lintention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement. Pour une explication de la signification des termes et expressions spcifiques de lISO lis lvaluation de la conf

19、ormit, ou pour toute information au sujet de ladhsion de lISO aux principes de lOrganisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html. Le comit charg de llaboration du prsent document est lISO/TC 108,

20、 Vibrations et chocs mcaniques, et leur surveillance, sous-comit SC 2, Mesure et valuation des vibrations et chocs mcaniques intressant les machines, les vhicules et les structures. LISO 14837 est constitue des parties suivantes regroupes sous le titre gnral Vibrations mcaniques Vibrations et bruits

21、 initis au sol dus des lignes ferroviaires: Partie 1: Directives gnrales Partie 32: Mesurage des proprits dynamiques du sol La partie suivante est en cours dlaboration: Partie 31: Guide de mesurage pour lvaluation de lexposition humaine dans les btimentsiv ISO 2015 Tous droits rservs ISO/TS 14837-32

22、:2015(F) Introduction Afin de rsoudre les problmes lis aux vibrations et aux bruits gnrs par les lignes ferroviaires lorsquune partie du chemin de transmission est constitue de sol ou de roche entre la source au niveau de la voie et lemplacement du rcepteur dans le btiment, il est ncessaire de conna

23、tre les fonctions de transmission des vibrations et des bruits dans le sol. Pour cela, il est ncessaire de connatre les proprits des matriaux dans le sol et leur stratification qui influencent la transmission. En rgle gnrale, il est ncessaire que ces proprits soient mesures ou alternativement estime

24、s. cette fin, la prsente partie de lISO 14837 dfinit des mthodes de mesure et destimation des paramtres dynamiques du sol. Aprs un aperu succinct des vibrations et des bruits initis au sol dans lArticle 4, le contenu essentiel de la prsente partie de lISO 14837 se trouve dans deux articles: lArticle

25、 5 dfinit les paramtres dynamiques pertinents du sol et dcrit la manire dont ils sont relis entre eux et la manire dont ils sont relis la physique de la propagation des ondes; lA r t icle 6 traite des mthodes pour dterminer ces paramtres: le paragraphe 6.3 prsente des mthodes destimation simples bas

26、es sur des corrlations empiriques avec les paramtres conventionnels gotechniques et dingnierie gologique; le paragraphe 6.4 prsente les mthodes de dtermination indirectes partir dessais gotechniques de pntration in-situ, tandis que les paragraphes 6.5 et 6.6 prsentent des mthodes plus prcises de mes

27、urage direct des paramtres in-situ et en laboratoire. ISO 2015 Tous droits rservs v Vibrations mcaniques Vibrations et bruits initis au sol dus des lignes ferroviaires Partie 32: Mesurage des proprits dynamiques du sol 1 Domaine dapplication La prsente partie de lISO 14837 fournit des lignes directr

28、ices et dfinit des mthodes de mesure des proprits dynamiques du sol par lequel les vibrations et les bruits initis au sol sont transmis des lignes ferroviaires en exploitation aux fondations des btiments avoisinants. Le but est de dterminer les paramtres du sol qui permettront de prdire de manire fi

29、able la transmission des vibrations et des bruits, de concevoir des lignes ferroviaires et des fondations conformes aux exigences acoustiques et vibratoires, de mettre en uvre des mesures de prvention et de valider les mthodes de conception. 2 Rfrences normatives Les documents ci-aprs, dans leur int

30、gralit ou non, sont des rfrences normatives indispensables lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 14837-1:2005, Vibrations mcaniq

31、ues Vibrations et bruits initis au sol dus des lignes ferroviaires Partie 1: Directives gnrales 3 Symboles Les symboles suivants sont utiliss dans la prsente partie de lISO 14837. NOTE Les abrviations sont rcapitules dans lAnnexe A. B constante sans dimension dans lquation relative G max D facteur d

32、attnuation li aux pertes en fonction de la distance d distance parcourue par une onde E max module dYoung, valeur dynamique en faible dformation e indice dinterstice, e = /(1 ) f frquence G* module de cisaillement complexe G max module de cisaillement, valeur dynamique en faible dformation G sec mod

33、ule de cisaillement scant, valeur dynamique I p indice de plasticit K max module de compressibilit, valeur dynamique en faible dformation SPCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 14837-32:2015(F) ISO 2015 Tous droits rservs 1 ISO/TS 14837-32:2015(F) k* nombre donde complexe M* module confin complexe M max modu

34、le confin, valeur dynamique en faible dformation N 60 nombre de coups corrig obtenu lors de lessai de pntration normalis (SPT) n exposant de contrainte dans lquation relative G max P flux de puissance vibratoire p a contrainte de rfrence (pression), p a= 100 kPa Q facteur de qualit du matriau Q c fa

35、cteur de qualit de roche q t rsistance de pointe lors de lessai de pntration au cne (CPT) R distance radiale, oblique ou le long de la surface R 0 distance radiale de rfrence, oblique ou le long de la surface S PP spectre du flux de puissance de londe S r degr de saturation S vv densit spectrale de

36、puissance de la vitesse vibratoire particulaire s u rsistance au cisaillement non drain t temps V clrit dune onde indpendamment du type donde V clrit moyenne dune onde V p clrit des ondes de compression V s clrit des ondes de cisaillement V eau clrit des ondes (acoustiques) dans leau v vitesse vibra

37、toire particulaire v 0 vitesse vibratoire particulaire la distance de rfrence v RMS valeur quadratique moyenne de la vitesse vibratoire particulaire W nergie potentielle dans un cycle dhystrsis Z p impdance spcifique des ondes de compression planes Z s impdance spcifique des ondes de cisaillement pl

38、anes z coordonne de profondeur, profondeur au-dessous de la surface du sol exposant dattnuation en fonction de la distance cy dformation en cisaillement cyclique (dynamique) t intervalle de temps, diffrence de temps2 ISO 2015 Tous droits rservs ISO/TS 14837-32:2015(F) W perte dnergie dans un cycle d

39、hystrsis cy dformation normale cyclique (dynamique) degr damortissement critique (taux damortissement) dun systme un seul degr de libert (SDOF) facteur de perte du matriau p facteur de perte du matriau pour les ondes de compression s facteur de perte du matriau pour les ondes de cisaillement max fac

40、teur de perte du matriau trs faibles dformations, dans une gamme linaire longueur donde max 1 reconstante de Lam, valeur dynamique en faible dformation max 2 meconstante de Lam, valeur dynamique en faible dformation 0 coefficient de Poisson, valeur en faible dformation taux damortissement, = /2 mass

41、e volumique apparente minral masse volumique des grains minraux eau masse volumique de leau cy contrainte normale cyclique (dynamique) moyenne contrainte effective moyenne v contrainte normale verticale effective cy contrainte de cisaillement cyclique (dynamique) porosit 4 Transmission des vibration

42、s et des bruits initis au sol 4.1 Gnralits Les vibrations et les bruits initis au sol dus des lignes ferroviaires sont transmis par le sol sous forme dondes mcaniques. La propagation des ondes est influence la fois par les paramtres gomtriques tels que la forme, ltendue et la stratification des dive

43、rs milieux gologiques et par les proprits dynamiques des matriaux du sol pris individuellement. Pour dterminer linfluence des paramtres gomtriques, il est ncessaire de comprendre les types dondes, les clrits et les impdances des ondes qui dpendent galement des proprits des roches et des sols concern

44、s. Lattnuation en fonction de la distance des vibrations et des bruits initis au sol dpend en grande partie des effets gomtriques en plus de leffet des mcanismes de perte dans les divers matriaux du sol. Pour les vibrations et les bruits initis au sol dus des lignes ferroviaires, les dformations dyn

45、amiques qui apparaissent habituellement dans le sol sont essentiellement faibles et se situent dans la gamme o les matriaux se comportent de faon linaire. Lhypothse dune propagation dondes lastiques est donc possible. Cependant, mme pour ces petites dformations, les matriaux du sol prsentent une cer

46、taine perte dnergie interne qui se traduit par une contribution lattnuation en fonction de la ISO 2015 Tous droits rservs 3 ISO/TS 14837-32:2015(F) distance. Par consquent, un comportement lgrement viscolastique ou hystrtique dcrit mieux les matriaux du sol que ne le ferait dans ce cas un comporteme

47、nt purement lastique. Dans un milieu lastique, homogne et infini, il nexiste que deux types fondamentaux dondes: les ondes de dilatation (ondes p) et es ondes de cisaillement (ondes s). Pour les ondes de dilatation, les particules lmentaires ont un mouvement de va-et-vient dans la direction de propagation des ondes, tandis que pour les ondes de cisaillement, les particules lmentaires se dplacent perpendiculairement la direction de propagati