施工振源激励的黄土边坡振动特性的测试与分析分析

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1、西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：1、利用SWS型工程勘探与检测系统，在郑西铁路客运专线——河南陕县吕家崖隧道入口处，测取在打桩和强夯等施工活动时黄土边坡上的资料为面波资料2、利用实测的面波资料研究黄土边坡的放大效应西南交通大学硕士研究生学位论文第l页1．1研究意义第1章绪论近年来，随着我国

2、社会和经济建设的迅速发展，工程建设日益增多，规模日益增大，所遇到的地质情况也越来越复杂，对地基稳定性要求越来越高，因此地基处理技术得到迅猛发展。特别是我国高速铁路的修建，对铁路路基提出了更高的要求，于是在施工过程中采用了多种地基处理技术。郑州至西安高速铁路客运专线全长458．8公里，80％的线路位于黄土地段，其中60％为易对工程造成影响的湿陷性黄土。而高速客运专线与普通铁路的要求不同，其对线下工程的工后沉降变形要求为不大于2cm。郑州至西安客运专线主要通过黄土地区，而黄土的湿陷性是影响变形的关键因素。因此，施工过程中对黄土地基的加固处理非常重要。在郑西客运专线的吕家崖隧道

3、入口处，在采用挤密桩法挤密、加固黄土地基。挤密桩法处理地基的加固机理是用机械、人力、或爆扩成孔等手段，通过振动或挤压使桩孔部分的土质被强制挤向桩孔周围的土中，然后填以最优含水量的素土或灰土、水泥土并分层夯实，使桩周土体孔隙比减小，密实度增大，压缩性降低，承载力提高，力学性质得到改善。而在挤密的过程中，利用柱锤冲孔，以吊起的柱锤，在重力作用下自由落体，多次循环进行，直至形成达到预定深度的桩孔后，分层填料并夯实。柱锤下落冲孔时产生脉冲式撞击作用，可以视瞬态性震源。此瞬态震源产生的弹性波在土体中传播，使地面发生振动，并在隧道入口处边坡上产生了放大效应，对黄土边坡的稳定性造成极大

4、的影响。因此，对施工引起的黄土边坡振动进行测试与分析，进而评价施工振动对边坡的影响是非常必要的。1．2国内外现状为了适应社会和经济的快速发展，人类对自然环境的改造、利用日益广泛，在岩土工程建设中，边坡的稳定是一个普遍存在的工程问题，例如矿山工程、道桥工程、水利工程、建筑工程在建设过程中，不可避免地形成了大量的边坡。而且由于我国土木工程建设规模越来越大，适合建筑物建设的场西南交通大学硕士研究生学位论文第2页地越来越少，再加上土地资源越来越珍贵，所以经常需要在复杂地质环境条件下，人为开挖各种各样的高陡边坡，这些边坡工程的稳定状态不仅关系到建筑物的安全，而且关系到建设成本问题。

5、所以，国内外对边坡稳定性问题进行了大量研究。边坡工程的发展过程大致可以分为两个阶段：第一阶段是定性分析阶段，主要应用土力学、材料力学和弹性力学进行边坡稳定性分析。早期的边坡研究是仅以土体为研究对象的，以土力学、材料力学和简单的均质弹性、弹塑性理论为基础的半经验半理论性质的研究方法。但是由于边坡问题涉及面非常广，有些边坡并不能视为各向同性体，特别在不同地质时期岩质边坡其力学机理的研究粗浅或假设不合理，其计算结果与实际情况差别较大。在这一时期，我国的研究者主要是着重边坡类型的划分，采用工程地质类比法对边坡稳定性进行分析。第二阶段是应用多种理论方法对边坡稳定性的力学作用机理进行

6、研究。六十年代后，随着世界经济的发展，采矿、水利、交通和建筑等大规模工程建设，所形成的矿山边坡、大坝肩和水库库岸、铁路和公路的路堑边坡等其规模之大，条件之复杂是空前的，使人们清醒地认识到了边坡破坏的力学机理研究的不足，从而促进了边坡破坏力学机理的大发展。这一时期边坡研究则着重机理研究，以弹塑性理论为基础和改进的极限平衡法应用为主的多种方法应运而生，特别是1967年人们第一次尝试用有限元研究边坡的稳定性问题国，给定量评价边坡的稳定性创造条件，并使其逐步过渡到数值方法，从而使边坡稳定性研究进入模式机制和作用过程研究成为可能。同时，随着大量规模巨大工程的开展，决策要求的提高，以

7、概率论为基础的可靠度方法己引入边坡稳定性研究中。在这一时期，由于我国边坡工程的不断实践与发展，特别是振动对边坡稳定性影响方面取得很大发展发展，如：茅玉泉的《环境振动影响和防治》、贾敏才的《地基处理施工振动及其对环境的影响评述》都详细的阐述了施工振动对周围环境的所产生的危害，而林士炎的《爆破震动对高速路边坡影响的数值模拟》、金太平的《隧道爆破与边坡崩塌之关系分析》和张杰涛的《爆区附近岩土质点振动的测试与分析》对爆炸等工程活动对边坡稳定性影响进行了研究。爆破振动对周围环境的所产生的危害成为一个普遍关注的工程问题。但是对于打桩、强夯