地铁隧道-地层动力相互作用模型试验参数设计

以西安地铁2号线为研究原型,根据模型试验相似准则,设计了列车荷载作用下地裂缝-地铁隧道-地层动力相互作用试验模型。根据试验需求及场地条件,确定采用模型试验箱进行试验,模型试验箱考虑了地铁隧道与地裂缝的不同交角,可以分别模拟地铁隧道与地裂缝呈90°正交、60°斜交、30°斜交的情况,同时,试验采用激振器模拟了不同频率的车辆振动荷载。根据相似原理,合理确定了几何参数、地铁隧道及围岩材料参数、动力加载方式及动力试验参数,以期通过模型试验来研究地铁隧道-地裂缝-地层在列车振动荷载作用下的动力响应规律,为列车振动控制措施研究提供参考。     

城市轨道交通微幅振动对西安南城墙的影响分析

为了评估轨道交通微幅振动对文化遗址的影响,进一步保护古建筑,本文以西安地铁二号线为工程背景,以南门区段古城墙为研究对象,通过建立"基础土层一上部结构"三维空间有限元计算模型,分析了地铁列车振动荷载的数定形式,应用瞬态分析对西安地铁二号线列车振动引起的西安南城墙的动力响应进行了分析。研究了城墙在不同的地铁列车时速作用下、单向隧道地铁和双向隧道地铁振动时的动力特性以及振动衰减规律,分析了具有最不利影响的列车运行状况,为城墙的保护提供依据。     

西安钟楼台基受地铁运行振动响应的分析

以西安地铁2号线和6号线运营对钟楼台基的振动影响为背景,研究地铁运行振动作用下钟楼台基的动力响应规律。根据铁科院提供的可用于计算的列车荷载施加在轨道仰拱结构上,得到土层和台基中的振动响应。采用ABAQUS软件对地铁列车荷载作用下不同运行工况、不同加固方案下的隧道-加固桩-土体-台基体系进行了三维有限元计算,对西安地铁2号线和6号线在采取不同运行方式和加固措施下对台基的振动响应进行了计算和对比分析,从而得到各运行方式和加固措施下的振动效果。文中的研究方法为研究列车振动对邻近建筑的影响预测提供了重要参考。     

上海地铁一号线人民广场振动测试与分析

对上海地铁一号线人民广场站区间隧道进行振动测试,结合轨道加速度测试数据及车辆体系振动方程,建立地铁列车振动模拟荷载的数定表达式,并将荷载作用于FLAC3D数值模型上,分析地铁引起的地面振动响应。通过对比不同工况的数值分析结果,研究振动波在地表的传播规律,并讨论了隧道埋深对地面振动的影响,分析了不同频率的简谐地铁激励荷载引起的地面振动的衰减规律。     

上海地铁一号线人民广场振动测试与分析

对上海地铁一号线人民广场站区间隧道进行振动测试,结合轨道加速度测试数据及车辆体系振动方程,建立地铁列车振动模拟荷载的数定表达式,并将荷载作用于FLAC3D数值模型上,分析地铁引起的地面振动响应。通过对比不同工况的数值分析结果,研究振动波在地表的传播规律,并讨论了隧道埋深对地面振动的影响,分析了不同频率的简谐地铁激励荷载引起的地面振动的衰减规律。     

近距离垂直交叠地铁盾构隧道的动力响应分析

以郑州地区某地铁隧道段为工程背景,采用三维精细化管片和正交各向异性圆环衬砌模型模拟隧道结构,将地铁列车运行荷载简化为人工激励函数,构建地铁列车运行对相邻近距离垂直交叠隧道动力响应的数值模型,对不同列车位置、隧道结构、列车速度、隧道净距等工况下近距离垂直交叠相邻隧道的竖向振动响应、影响范围和动应力进行分析。研究结果表明:上隧道运行列车对下部近距离隧道的拱顶的振动影响较大,其他区域影响较小;下隧道运行列车对上部近距离隧道的振动影响整体较小;采用错缝拼装有利于降低近距离垂直交叠隧道在交叠段的振动影响;上隧道列车在启动加速阶段和达到最高速度行驶两个阶段对下隧道拱顶的加速度影响较大;随着隧道净距的减小,上隧道列车引起近距离交叠垂直隧道的下隧道的拱顶竖向加速度显著增加,交叠区域的整体振动最强烈,当远离交叠段1倍洞径后,净距对加速度值的影响可忽略不计。     

基于爆破荷载等效施加方法的振动波形预测与古建筑安全评估

隧道爆破开挖产生的振动对邻近的古建筑有着不容忽视的安全影响,为研究爆破振动波的传播规律以及预测地面振动效应和分析临近古建筑结构的安全性,以拉卜楞隧道为依托,采用现场实测结合数值模拟分析的方法,预测爆破荷载作用下拉卜楞寺的动力响应。结果表明：(1)随着单响总药量的增加,质点振动速度增大,衰减比也随之增大,说明高频振动衰减快,低频振动衰减慢;(2)通过理论计算将爆破荷载等效施加在弹性边界或隧道开挖轮廓面上,动力模拟结果表明在大于40 m的中远区两者振速变化规律趋于一致,故将荷载施加在开挖轮廓面上是合理的;(3)爆破地震波自由界面处体波经过反射形成沿表面传播的Rayleigh波,结合数值模拟山体内部地震波的传播规律发现,经反射叠加山体内部形成复杂的振动区;(4)当地震波到达拉卜楞寺最近点时,径向振速峰值为0.000 672 cm/s,垂向振速峰值为0.000 448 cm/s,合成振速峰值为0.000 807 cm/s,远小于古建筑安全振动控制标准。     

上海地铁隧道振陷的计算分析

通过室内试验研究确定了上海软土的振特性指标,建立了有用的经验关系式。在此基础上,利用按软化模型概念编制的程序计算了隧道衬砌在机车荷载下的可能振陷值,结果表明,上海地铁隧道在正常情况下(即施工质量无问题,土层无突变,盾构对上层的扰动得到恢复等)因机车长期振动产生的振陷量不大于5毫米。     

地裂缝环境下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的研究

以穿越地裂缝带的西安地铁2号线为研究背景,通过数值模拟对地裂缝作用下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的机理进行了研究。研究结果表明：随着上、下盘位错量的增加,地裂缝处受影响的土体范围逐渐增大,土体的竖向位移也逐渐变大;上盘下降过程中,下盘隧道顶部沉降变形最大,上盘隧道顶部沉降变形最小;隧道的变形区域出现在预设地裂缝两侧,并且随着竖向位错的增大而增大,当错距d=100mm时,地裂缝处的隧道结构发生破坏。隧道的最大主应力位于结构出现裂缝和受剪切破坏的区域,随着位错量的增加,隧道的最大主应力变化剧烈。地裂缝处,隧道结构上部靠下盘区域受拉,靠上盘区域受压,隧道结构下部靠下盘区域受压,靠上盘区域受拉。在实际工程中,地铁隧道穿越地裂缝时,宜采用分段式隧道结构。     

地铁交通对某实验楼的环境振动的模拟分析

在地铁隧道附近,对于环境振动要求较高的特殊建筑物和精密仪器,地铁列车走行时引起的振动影响不容忽视。基于动力反应分析理论,通过建立有限元模型,并以实际测得的列车走行时地铁和轻轨在路基附近的加速度波形作为振动输入,模拟分析了正在规划修建的北京地铁8号线开通后将对附近某实验大楼内仪器可能造成的振动影响,同时对实验楼附近地铁振动的衰减规律进行了初步分析,为实验楼和仪器台是否应采取避振措施提供了参考依据。     

西安地裂缝场地动力响应规律及影响因素分析

在地裂缝密集分布的西安地区,建筑"傍缝而建"的现象非常普遍,地裂缝的存在严重制约了城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,分析地震动作用下地裂缝场地动力响应规律及其影响范围,以西安地裂缝为研究对象,基于室内振动台试验及FLAC~(3D)数值模拟,分析地裂缝场地动力响应中的加速度幅值动力响应特征。在此基础上,进一步分析不同地震波类型、地裂缝破裂面倾角、地震动强度、地裂缝两侧土层错距对地裂缝场地动力响应的影响。研究表明:地裂缝对场地动力响应影响明显,表现为地裂缝一定范围内峰值加速度呈"带状"分布,即地裂缝处峰值加速度最大,随着距地裂缝越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定,带状分布范围上盘约30 m,下盘约20 m;地裂缝场地动力响应表现出明显的"上盘效应",即上盘峰值加速度略大于下盘;地震动强度对地裂缝场地动力响应影响明显,地裂缝倾角、地裂缝两侧土层错距、地震波对地裂缝场地动力响应均无明显影响     

钢弹簧浮置板道床在西安地铁中减振效果分析

西安地铁二号线绕行通过西安钟楼,为降低地铁长期运营对钟楼的振动影响,在钟楼段采用钢弹簧浮置板道床进行减振。主要以地铁二号线运行影响下对钟楼的振动监测数据为基础,通过对钢弹簧浮置板道床段和普通道床段的振动实测值比较与分析,得出隧道内减振段和普通段的振动差异,以此评价钢弹簧浮置板道床在地铁应用中的减振效果。     

西安地裂与地裂学——地球科学的一门新分支

在对西安地裂进行了全面综合研究的基础上,本文对各种不同的地裂灾害进行了归纳分类,並对其各自的成因进行了初步分析。给出了各类地裂在中国的宏观分布及地裂灾害最严重的地区——汾渭盆地的地裂分布。提出了在地裂的研究中,理论上要认识在多因迭加下浅部地层的非均匀、软弱、多相介质中断裂的失稳、扩展及终止的规律;应用上要解决各类建筑的防裂减灾技术问题,並能服务于环境、资源保护和城市规划,同时,还可以为地震预报、开发地热等工作提供某些基础资料。地裂学就是旨在完成上述任务的一门新兴的边缘学科,它将作为地球科学的一门分支学科在“国际减灾十年”中应运而生。     

沈阳地铁开挖引发地面沉降的BP神经网络反分析

以沈阳地铁一号线重启区间隧道为研究背景,采用基于均匀试验设计法的有限元数值分析法确定隧道围岩土体物理力学参数与地面沉降之间的关系,并以此作为神经网络的输入样本,通过BP神经网络对样本的训练、学习,建立隧道围岩土体力学参数与地面沉降之间的映射关系,然后利用这种映射关系,根据地铁开挖引发的地面沉降实测值反演岩土体的物理力学参数,最后根据参数反演结果,建立有限元应力应变模型预测地面沉降,并与实测值相比较,以检验BP神经网络地面沉降位移反分析方法的有效性和合理性。     

两明挖隧道基坑先后开挖对其下地铁隧道的影响评价

基坑开挖会对下卧运营地铁隧道的围岩应力造成重分布,进而可能引发隧道结构产生变形及内力变化,影响地铁隧道的正常运行。故一个合理的施工方案以及充足的保护措施对基坑开挖和隧道保护显得尤为重要。以广州某工程为例,利用有限元软件Midas GTS模拟实际施工工况,动态分析了两明挖隧道基坑先后开挖对其下卧地铁5号线隧道的影响。分析结果表明:两明挖隧道基坑先后开挖所引起的叠加效应会对地铁5号线隧道结构造成影响,但应力变化量均很小,不足以对地铁隧道的结构安全性造成影响。其分析成果可为优化设计和施工提供有益的参考,为类似工程提供借鉴。     

震源车地震勘探技术在西安地裂缝勘探中的试验研究

为克服巨大的城市环境干扰,采集高质量的人工地震勘探数据,将大吨位震源车引入到西安地裂缝人工地震勘探中,并在真实城市道路环境下对已知地裂缝进行多项试验,包括抗干扰效果、勘探深度、震源工作参数、垂直叠加次数、不同主频检波器接收、勘探排列长度、最佳反射波接收窗口等,最后将人工地震勘探结果与钻探结果进行验证对比。结果表明,大吨位震源车在实际道路干扰环境下可以得到理想的地震反射剖面,剖面中地裂缝异常明显,推测解释的地裂缝在地面的位置可信。     

西安市地裂缝的时空预测预报

本文研究了西安市地裂缝的时空预测预报问题。在时间方面的预测预报采用了历史分析法、泊松旋回模型、灰色理论的Verhuist模型和时间序列分析等方法,得到了地裂缝的活跃周期:长周期为90—140年,平均为114年;中等活跃周期为10—14年,平均为12年;短周期平均为1年。空间预测采用了信息量方法,预测精度为81.6%。