地铁动荷载作用下隧道-地裂缝-地层的三维动力响应.pdf

《地铁动荷载作用下隧道-地裂缝-地层的三维动力响应.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第3O卷第3期灾害学voJ．30No．32015年7月JOURNALOFCATASTROPHOLOGYJul_2015杨觅，门玉明，贾朋娟．地铁动荷载作用下隧道一地裂缝～地层的三维动力响应[J]．灾害学，2015，30(3)：061—066．[YangMi，MenYumingandJiaPengjuan．There—dimensionalDynamicResponseofMetroTunnelandStratumDuetoSubwayMovingLoadsinGroundFissureArea[J]．JournalofCatastrophology，2015，30(3)：0

2、61—066．]地铁动荷载作用下隧道一地裂缝一地层的三维动力响应杨觅，门玉明，贾朋娟(长安大学地质工程与测绘学院，陕西西安710054)摘要：为了探明西安地裂缝场地地铁动荷载作用下的隧道一地层动力响应特征，提出了基于ABAQUS的地铁振动响应三维模拟方法，实现了地铁多轮对荷载的移动。通过有限元计算，得到了整体式隧道的振动响应特征和振动波在地裂缝场地的传播规律，并将有无地裂缝时的振动响应进行了对比，分析了地裂缝对振动响应的影响。计算表明：单节车辆诱发振动沿纵向的影响范围不超过75m；地铁运行诱发的振动以竖向为主，振动沿横向传播时水平振动衰减较慢；在本次模拟工况下，地裂缝的存在

3、对地裂缝邻近约12nl范围内土体的振动影响较大，对衬砌结构的影响不显著。关键词：地裂缝；整体式隧道；地铁荷载；动力响应；数值模拟；西安中图分类号：TU435；U260．17；X4文献标志码：A文章编号：1000—811x(2015)03—0061—06doi：10．3969／j．issn．1000—811X．2015．03．012地裂缝给西安地铁的建设带来了重大难题，鹤年⋯等人对地铁诱发的环境振动进行了三维有许多学者对穿越地裂缝带的隧道结构措施开展了限元模拟，并与实测值进行了对比，发现二者较研究，取得了很多成果。目前，地铁1、2号线已吻合。笔者利用ABAQUS软件分别对二维

4、和三维于2011年和2013年相继运营。地铁的运营又带来的振动响应进行了模拟，发现二维模拟结果偏大，一些新的课题，地铁振动问题以及地铁动荷载作由此说明二维模拟有一定的局限性。基于此，本用下隧道一地裂缝一地层的动力响应问题。文在西安地裂缝的背景下，进行地铁动荷载作用国内对地铁振动的研究，现场实测和数值模下的隧道一地层三维动力响应研究。目前对西安拟手段均有。对于实测，潘昌实J、张玉娥等地裂缝带地铁振动问题的研究几乎是空白，本文人对北京地铁隧道衬砌结构的振动进行了现场测试，刘卫丰等人对北京地铁诱发的地面振动进的研究对了解西安地铁运行诱发振动的传播特征行了测试，楼梦麟等人对上海地铁

5、诱发的地表及控制振动有一定意义。振动进行了测试。从已有的文献来看，地铁振动实测集中在地铁修建较早的北京、上海、广州、1模型的建立南京等城市，而且振动问题已被广泛关注，因为地铁振动对沿线居民生活和古建筑的安全造成了1．1有限元模型与材料一定的影响。在西安，钱春宇等人对地铁运行取隧道与地裂缝90。正交，地裂缝倾角8O。，引发的钟楼台基和木结构的振动进行了实测。由贯穿整个地层。模型上、下盘地表沿纵向长度为于西安地铁修建较晚，所以地铁振动实测偏少。90m、50113．，横向宽度为100m，深度为50m。二在数值模拟方面，二维模拟因网格数目少，计算次衬砌外围宽度为9．4m，高度为9．

6、55m，初衬与快捷被众多学者采用。刘建达、宫全美H、白二衬厚度为0．3m、0．55m，隧道埋深15m，有限冰J、单涛涛等人采用二维有限元模型分析了地铁振动问题。而Andersen。等人的研究表明，元模型及衬砌如图1所示。衬砌与土体单元采用八二维模拟只能用于地铁引起振动的定性分析。张节点线性六面体单元。对于单元尺寸，孟昭博¨收稿日期：2014—12—02修回日期：2015一叭一l6基金项日：国家自然科学基金项目(41172257)作者简介：杨觅(1988一)，男，湖北荆州人，博士研究生，主要从事地下建筑安全与地质灾害治理方面研究E-mail：844144139@qq．corn

7、62灾害学30巷的研究表明，在研究黄土地区小于20Hz的低频地可以自行计算上述阻尼系数。模拟时，在模型左右铁振动时，选用1．5m的单元长度，可以满足计算侧、下侧设置无限元边界，在转角处设置转角无限精度。为r控制汁算代价，将衬砌上下部位和左元，前后设置法向对称边界条件，地表采用自由彳10Ill范围内网格加密，最大尺寸超过2m，边界。其他区域网格适当加大，横向最大尺寸为5．5n-1，1．3模态分析沿隧道纵向最大尺寸不超过2m。利用ABAQUS／Standard，选择Lanczos方法计算整体式隧道一地裂缝一地层模型的自