泥炭土地区地铁列车荷载对隧道周围土体振动响应研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：2014210387硕士学位论文泥炭土地区地铁列车荷载对隧道周围土体振动响应研究StudyontheDynamicResponseoftheShieldTunnelandSurroundingPeatSoil硕士研究生：窦法楷指导教师：饶碧玉教授王立娜讲师申请学位类别：工学硕士专业：城乡建设工程与管理培养学院：建筑工程学院二零一七年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云南农业大学或其它

2、教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于学位论文使用授权的声明本人完全了解云南农业大学有关保存、使用学位论文的管理办法及规定，即：云南农业大学有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意云南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日摘要地铁运营给人们的生活带来了极大的便利，同时长期反复地铁列

3、车荷载作用致使软弱基层基底变形与动力稳定问题已成为社会关注的热点研究问题。鉴于此，本文以昆明泥炭土区隧道周围土体在列车荷载作用下的长期服役性能为研究背景，采用理论分析与数值模拟相结合的研究方法，依据经验公式建立地铁列车荷载，并采用有限元法建立地铁隧道三维模型动力响应的数值模拟途径，对隧道周围土体的动力响应规律进行研究。本文主要研究内容及研究成果如下。首先本文选择经验分析方法，采用人工激励函数模拟地铁不同时速、不同载重下的列车振动荷载。研究地铁时速变化和载重变化对振动荷载的峰值、幅值、频率的影响规律，为探讨振动荷载变化对隧道周围土体振动响应的影响规律奠定基础。其次本文通过

4、有限元方法建立针对昆明泥炭土地区地铁隧道的三维动力响应的数值模拟途径，与前人数值结果进行对比以验证本模型动力分析的正确性，并探讨地铁列车荷载对隧道周围土体的动力响应规律。研究发现地表土层产生的竖向振动加速度最大，纵向振动加速度次之，横向振动加速度最小，并且振动加速度在向远处传播的过程中存在放大现象。隧道基底土层产生的竖向的动应力最大，纵向动应力次之，横向动应力最小，距离荷载作用位置越近的土层其动应力值越大，衰减也越快。最后本文通过改变地铁列车荷载研究了地铁时速变化及载重变化对隧道周围土体振动响应的影响规律。研究发现随着地铁时速的增加，振动加速度峰值增加，但地铁时速变化对

5、振动加速度在传播过程中的放大现象影响较小。地铁时速变化对隧道基底土层动应力峰值影响较小，对动应力衰减影响较小。随着地铁运行载重的提高，在隧道顶面地表土层引起的振动加速度峰值增大，在隧道基底土层中引起的动应力峰值增大。关键词：泥炭土；地铁列车荷载；有限元分析；振动响应IStudyontheDynamicResponseoftheShieldTunnelandSurroundingPeatSoilAbstractThedevelopmentoftheundergroundtraffichasbroughtgreatconveniencetopeople'sdailylife

6、,atthesametimealotofnewproblemssuchasenvironmentalvibrationsandunevensettlementoffoundationhaveappearedwhichbecomesthehottopicofresearchobject.Inviewofthis,consideringthebackgroundofthelongtermoperatingperformanceoftheKunmingpeatsoilwhichsubjectedtosubwaytrafficloading,thisthesisattempts

7、todosomeworkactivelyaboutthevibrationresponseoftunnelsurroundingsoilsinducedbythesubwaytrafficloading.Theoreticalanalysisandnumericalsimulationaretakenasthemaintechnologicalmeasurestoperformtheinvestigation.Theoriginalworkispresentedindetailasfollows.Firstly,basedonthepre