浅论车致振动下地铁隧道位移规律的研究

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1、同济大学博士学位论文车致振动下地铁隧道位移规律的研究姓名：程斌申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：侯学渊;刘国彬20030401摘要上海地铁一号线地铁隧道在长期运营过程中，地铁隧道本身和周围土体由于受到列车运营产生的振动影响发生了一些问题。本文以此为背景，从地铁隧道列车振动对周围环境影响的研究现状出发，综述并分析了地铁列车荷载理论、软粘土的动力特性和动力蠕变特性，结合工程实际进行了数值分析，从理论和实践的基础上，总结了地铁隧道振动对土体、环境的影响和相应的防治措施，为地铁的大规模建设和环境保护作好理论准备和支持。分析了列车振动荷载产

2、生的机理，然后由上海地铁一号线某区间隧道的轨道加速度测试数据，得到地铁列车振动荷载模拟的数定表达式；并且分析和研究在软粘土地层中，列车长期运营振动荷载的作用形式，及其对地铁隧道长期沉陷的作用的简化方法。软粘土方面，系统分析软粘土在循环振动荷载下的动强度、动变形和动孔隙水压力，然后通过在上海地铁一号线试验段的现场测试数据和地铁一号线长期沉降监测数据，据此德到饱和软粘±在地铁列车振动荷载下的应变分析公式和相关参数。并结合物体的流变特性和在长期荷载作用下强度的降低等方面，得出动力蠕变的经验公式，并由优化反演分析方法得出一定条件下振陷参数。有限元

3、计算采用商用软件ANSYS来完成。把二维有限元计算模型和长期振动作用下土体的软化模量公式相结合，采用邓肯一张模型来分析静力状态下的土体模量来计算长期作用下±体的位移规律。对比分析了不同边界条件下(固定边界、阻尼边界、粘弹性边界)土体的不同动力响应，阐明了采用粘弹性人工边界的合理性。然后在这些分析的基础上，得到土体位移规律。认为受到扰动土体的位移规律应加强研究。最后提出了防治振陷的措施。得出的结论对设计与施工具有一定的指导意义。关键词：车致振动，隧道振陷，动力有限元，环境影响，波动理论，优化反演分析ABSTRACTThetrain。Svih

4、rationcausedsomeproblemstothetunnelsofShanghaiMetroLineIduringitslong—termworkingandthesoilaroundit．Basedonthisfoundation，startingwiththestudyoftheinfluencethatthemetrotrain'svibrationinthetUDmelgivesrisetothesurroundings．thedissertationdealswit}l也etheoriesofmetrotrain’Sv

5、ibratingloads，dynamicpropertiesanddynamiccreeppropertiesofsoftclayand，fromboththeoryandpractice．concludesthetunnel’Sinfluencesonthesoilandthesurroundings，aswellasthepreventingandmendingmeasures，thustheoreticallyservingtheover-allconstructionofthemetroandtheenvironmentalpr

6、otection．Asimulativeequationofthemetro订ain’svibratingloadsisderivedfromthetestdataonrail’saceelerationinsometunnelofShanghaiMetroLineIafteranalyzingthebirthofthetrain’Svibratingloads．ThedissertationanalyzesandstudiestheruletIlatthetrain’Svibratingloadsconformstoin也esoftcl

7、ayandtIlesimplifiedmethodaboutthevibratingloadsl10ng-termfunctioningonthemetrotunnel．ThedissertationsystematicallyanalyzestheSOftclay’Sdynamicstrength。dynamicdeforminganddynamicporewaterpressureunderthecircularvibratingloads．ItconcludesthesaturatedSORclay’Sstrainingequmio

8、nandparameterunder廿1etrain’Svibratingloadsfromthetestdataabouttheexperimentaltunnelaswellastheda