地鐵動(dòng)荷載作用下隧道-地裂縫-地層的三維動(dòng)力響應(yīng)*

楊 覓，門玉明，賈朋娟

(長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院，陜西 西安 710054)

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地鐵動(dòng)荷載作用下隧道-地裂縫-地層的三維動(dòng)力響應(yīng)*

楊 覓，門玉明，賈朋娟

(長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院，陜西 西安 710054)

為了探明西安地裂縫場(chǎng)地地鐵動(dòng)荷載作用下的隧道-地層動(dòng)力響應(yīng)特征，提出了基于ABAQUS的地鐵振動(dòng)響應(yīng)三維模擬方法，實(shí)現(xiàn)了地鐵多輪對(duì)荷載的移動(dòng)。通過(guò)有限元計(jì)算，得到了整體式隧道的振動(dòng)響應(yīng)特征和振動(dòng)波在地裂縫場(chǎng)地的傳播規(guī)律，并將有無(wú)地裂縫時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比，分析了地裂縫對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響。計(jì)算表明：?jiǎn)喂?jié)車輛誘發(fā)振動(dòng)沿縱向的影響范圍不超過(guò)75 m；地鐵運(yùn)行誘發(fā)的振動(dòng)以豎向?yàn)橹?，振?dòng)沿橫向傳播時(shí)水平振動(dòng)衰減較慢；在本次模擬工況下，地裂縫的存在對(duì)地裂縫鄰近約12 m范圍內(nèi)土體的振動(dòng)影響較大，對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的影響不顯著。

地裂縫；整體式隧道；地鐵荷載；動(dòng)力響應(yīng)；數(shù)值模擬；西安

地裂縫給西安地鐵的建設(shè)帶來(lái)了重大難題，許多學(xué)者對(duì)穿越地裂縫帶的隧道結(jié)構(gòu)措施開(kāi)展了研究，取得了很多成果。目前，地鐵1、2號(hào)線已于2011年和2013年相繼運(yùn)營(yíng)。地鐵的運(yùn)營(yíng)又帶來(lái)一些新的課題，地鐵振動(dòng)問(wèn)題以及地鐵動(dòng)荷載作用下隧道-地裂縫-地層的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)對(duì)地鐵振動(dòng)的研究，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)值模擬手段均有。對(duì)于實(shí)測(cè)，潘昌實(shí)[1]、張玉娥[2]等人對(duì)北京地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，劉衛(wèi)豐[3]等人對(duì)北京地鐵誘發(fā)的地面振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試，樓夢(mèng)麟[4]等人對(duì)上海地鐵誘發(fā)的地表振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試。從已有的文獻(xiàn)來(lái)看，地鐵振動(dòng)實(shí)測(cè)集中在地鐵修建較早的北京、上海、廣州、南京等城市，而且振動(dòng)問(wèn)題已被廣泛關(guān)注，因?yàn)榈罔F振動(dòng)對(duì)沿線居民生活和古建筑的安全造成了一定的影響。在西安，錢春宇[5]等人對(duì)地鐵運(yùn)行引發(fā)的鐘樓臺(tái)基和木結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)。由于西安地鐵修建較晚，所以地鐵振動(dòng)實(shí)測(cè)偏少。在數(shù)值模擬方面，二維模擬因網(wǎng)格數(shù)目少，計(jì)算快捷被眾多學(xué)者采用。劉建達(dá)[6]、宮全美[7]、白冰[8]、單濤濤[9]等人采用二維有限元模型分析了地鐵振動(dòng)問(wèn)題。而Andersen[10]等人的研究表明，二維模擬只能用于地鐵引起振動(dòng)的定性分析。張鶴年[11]等人對(duì)地鐵誘發(fā)的環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行了三維有限元模擬，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者較吻合。筆者利用ABAQUS軟件分別對(duì)二維和三維的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)二維模擬結(jié)果偏大，由此說(shuō)明二維模擬有一定的局限性?；诖?，本文在西安地裂縫的背景下，進(jìn)行地鐵動(dòng)荷載作用下的隧道-地層三維動(dòng)力響應(yīng)研究。目前對(duì)西安地裂縫帶地鐵振動(dòng)問(wèn)題的研究幾乎是空白，本文的研究對(duì)了解西安地鐵運(yùn)行誘發(fā)振動(dòng)的傳播特征及控制振動(dòng)有一定意義。

1 模型的建立

1.1 有限元模型與材料

取隧道與地裂縫90°正交，地裂縫傾角80°，貫穿整個(gè)地層。模型上、下盤地表沿縱向長(zhǎng)度為90 m、50 m，橫向?qū)挾葹?00 m，深度為50 m。二次襯砌外圍寬度為9.4 m，高度為9.55 m，初襯與二襯厚度為0.3 m、0.55 m，隧道埋深15 m，有限元模型及襯砌如圖1所示。襯砌與土體單元采用八節(jié)點(diǎn)線性六面體單元。對(duì)于單元尺寸，孟昭博[12]的研究表明，在研究黃土地區(qū)小于20 Hz的低頻地鐵振動(dòng)時(shí)，選用1.5 m的單元長(zhǎng)度，可以滿足計(jì)算精度。為了控制計(jì)算代價(jià)，將襯砌上下部位和左右10 m范圍內(nèi)網(wǎng)格加密，最大尺寸不超過(guò)2 m，其他區(qū)域網(wǎng)格適當(dāng)加大，橫向最大尺寸為5.5 m，沿隧道縱向最大尺寸不超過(guò)2 m。

圖1 有限元模型及襯砌示意圖

地層靜力參數(shù)采用西安地裂縫典型地段地層參數(shù)取加權(quán)平均值得到，動(dòng)力參數(shù)通過(guò)西安永寧門工點(diǎn)的彈性波速測(cè)試結(jié)果反算獲得。土層分3層，厚度分別為：10 m、20 m、20 m。各材料參數(shù)如表1所示。

地裂縫上下盤土體之間、襯砌與土之間設(shè)置接觸關(guān)系。各接觸面法向采用“硬”接觸，即法向能傳遞的壓力大小不受限制，切向采用庫(kù)侖摩擦模型。土與土、土與襯砌之間的摩擦系數(shù)分別取0.3、0.7[13]。另外，經(jīng)過(guò)軟件計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，地鐵動(dòng)荷載不至于令土與襯砌的接觸面分離，所以對(duì)各接觸面進(jìn)行了接觸不分離的設(shè)置。在單次地鐵行車荷載作用下，絕大部分土體與襯砌區(qū)域處于彈性變形狀態(tài)。那么，在研究振動(dòng)響應(yīng)時(shí)，土和襯砌選擇理想彈性本構(gòu)關(guān)系。

表1 地層及襯砌物理力學(xué)參數(shù)

1.2 邊界條件

1.3 模態(tài)分析

利用ABAQUS/Standard,選擇Lanczos方法計(jì)算整體式隧道-地裂縫-地層模型的自振頻率。其前8階自振頻率分別為：0.203 2 Hz、0.534 0 Hz、0.671 3 Hz、0.803 2 Hz、0.907 3 Hz、1.194 3 Hz、1.266 7 Hz、1.266 7 Hz。結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析時(shí)材料阻尼一般選擇Rayleigh阻尼。比較振型參與系數(shù)，發(fā)現(xiàn)y方向振型參與系數(shù)最大的最低階振型是第2階，x方向振型參與系數(shù)最大的最低階振型是第1階。本文主要研究豎向與橫向的振動(dòng)，因此取f1=0.203 2 Hz，f2=0.534 0 Hz來(lái)計(jì)算阻尼系數(shù)α、β。駱亞生[15]對(duì)西北地區(qū)黃土的研究表明，黃土阻尼比在0.02～0.25之間，地鐵振動(dòng)屬于小能量振動(dòng)，阻尼比相對(duì)較小，取ξ1=ξ2=0.05。得α=0.092 4 s-1、β=0.021 6 s。襯砌結(jié)構(gòu)阻尼比也取0.05，則阻尼系數(shù)取值同上。模型最大固有周期為Tmax=4.9 s，一般認(rèn)為增量步長(zhǎng)不超過(guò)最大固有周期的1/100，此處取步長(zhǎng)為0.022 5 s。

2 列車移動(dòng)荷載

2.1 加載思路

三維模擬的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就是如何實(shí)現(xiàn)列車荷載的移動(dòng)，對(duì)于ABAQUS軟件,要實(shí)現(xiàn)荷載移動(dòng)，可以調(diào)用子程序DLOAD和UTRACLOAD，而子程序只能模擬單個(gè)均布荷載在結(jié)構(gòu)面上的移動(dòng)。列車輪對(duì)荷載是左右兩側(cè)成對(duì)出現(xiàn)的，且有多個(gè)輪對(duì)。故調(diào)用子程序的方法不適合于此。李才志等[16]提出用小塊面板在結(jié)構(gòu)體表面移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)面荷載移動(dòng)的構(gòu)思，該小面板即荷載移動(dòng)平臺(tái)。基于這一思想，本文采用這種巧妙的方法實(shí)現(xiàn)了地鐵多輪對(duì)荷載的移動(dòng)，即“移動(dòng)荷載平臺(tái)”，如圖2所示，此處平臺(tái)是一塊長(zhǎng)薄板，列車荷載作用于薄板上，薄板的移動(dòng)引起荷載也移動(dòng)。單個(gè)輪對(duì)荷載可由5根軌枕共同承擔(dān)[17]，輪對(duì)荷載從正下方軌枕往兩側(cè)的分配比例為0.4、0.2、0.1，分布長(zhǎng)度約2.5 m。西安地鐵采用4軸的B型車，軸距2.2 m，現(xiàn)將列車相鄰兩軸的荷載合為一體，作用于長(zhǎng)4 m，寬0.6 m的平臺(tái)面域。圖2中箭頭表示車輪位置，陰影部分為加載面域。

圖2 移動(dòng)荷載平臺(tái)示意圖

車輪給軌道的動(dòng)荷載可以用一個(gè)激勵(lì)力公式來(lái)表示[18]：

F(t)=A0+A1sinω1t+A2sinω2t+A3sinω3t。

(1)

地鐵B型車軸重不超過(guò)14 t，取單邊車輪靜載為A0=70 kN。列車簧下質(zhì)量取為750 kg，借助英國(guó)軌道不平順管理值，取得三種附加荷載對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)與矢高：L1=10 m，a1=4 mm；L2=2 m，a2=0.5 mm；L3=0.28 m，a3=0.05 mm。經(jīng)計(jì)算可得，第三個(gè)控制條件所產(chǎn)生荷載幅值最大，頻率最高。在計(jì)算時(shí)，頻率越高，所需時(shí)間增量步長(zhǎng)越短，計(jì)算代價(jià)越高，這是三維模擬的弊端，所以三維模擬多用于模擬低頻振動(dòng)。地鐵振動(dòng)在近振源處以高頻為主，遠(yuǎn)振源處以低頻為主，高頻振動(dòng)衰減很快，對(duì)地表起主要作用的是低頻振動(dòng)。嚴(yán)濤等[19]在進(jìn)行地鐵振動(dòng)三維響應(yīng)模擬時(shí)，將靜荷載和典型的低頻正弦荷載進(jìn)行疊加得到動(dòng)荷載，其低頻荷載頻率取為20 Hz。張柯[20]將地鐵荷載簡(jiǎn)化為單一頻率的半正弦荷載，模擬了西安黃土地層在20 Hz以下的加載、卸載頻率下的動(dòng)力響應(yīng)，結(jié)果表明，頻率在1～15 Hz范圍變化時(shí)地面振動(dòng)變化較明顯，15 Hz和20 Hz荷載頻率下地表振動(dòng)加速度幅值較接近。本次模擬也重點(diǎn)研究低于20 Hz的振動(dòng)，且模擬荷載是以實(shí)際車速移動(dòng)的，分析步長(zhǎng)不能太短，以致高頻成分不易顧及，又因第一個(gè)控制條件下荷載幅值較小，所以將第一和第三個(gè)控制條件附加于條件二。取典型圓頻率為ω2，但考慮到A1、A3對(duì)振動(dòng)荷載幅值有影響，所以將A2乘以一個(gè)系數(shù)λ，經(jīng)計(jì)算得到λ的取值范圍是5.00～7.50，則式(1)轉(zhuǎn)化為：

F(t)=A0+λA2sinω2t。

(2)

西安地鐵設(shè)計(jì)最高時(shí)速為80 km/h，在此車速下，λ取值為6.40，由式(2)計(jì)算得到單邊輪載為F(t)=70 000+11 686sin(22.22πt) (N)。圖2中荷載平臺(tái)每一個(gè)加載面域面積s=2.4 m2，單個(gè)面域壓強(qiáng)荷載為：

(3)

2.2 模擬車輛數(shù)目的確定

利用無(wú)地裂縫的整體式隧道模型，在荷載平臺(tái)的第三節(jié)車輛位置施加地鐵荷載，該荷載不移動(dòng)，目的是確定單節(jié)車產(chǎn)生振動(dòng)的影響范圍。地鐵運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)以豎直方向?yàn)橹?，此處提取隧道正上方測(cè)量線A各節(jié)點(diǎn)在加載全過(guò)程的豎直加速度幅值，測(cè)量線位置如圖3所示，繪制曲線如圖4所示。

圖3 測(cè)量線A位置示意圖

圖4 測(cè)量線A豎直加速度幅值分布曲線

圖5 各測(cè)量線位置示意圖

從圖4中可以看出，在距模型端部110m處，豎直加速度已經(jīng)減到很小值，約為最大加速度的5%，此處距加載部位約70m。因此，可以確定，單節(jié)車產(chǎn)生的振動(dòng)沿隧道縱向的影響范圍不超過(guò)75m，模擬時(shí)選擇4節(jié)車足以保證計(jì)算精度。

3 振動(dòng)響應(yīng)模擬結(jié)果分析

3.1 整體式隧道振動(dòng)響應(yīng)分析

模擬時(shí)，列車運(yùn)行速度為80km/h，由上盤往下盤運(yùn)動(dòng)，共運(yùn)行50m。對(duì)于穿地裂縫帶的整體式隧道，主要分析振動(dòng)在土層中沿橫向和豎向的傳播規(guī)律，并對(duì)有無(wú)地裂縫時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，以分析地裂縫對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響。

(1)振動(dòng)沿橫向的傳播分析

提取列車運(yùn)行全過(guò)程中測(cè)量線1各節(jié)點(diǎn)豎直和水平加速度幅值，線1距地裂縫30m，位置如圖5所示，繪制曲線如圖6所示。

圖6 測(cè)量線1豎直與水平加速度幅值分布曲線

從圖6中可以看出，在距離隧道中心線14m范圍內(nèi)，豎直加速度大于水平加速度，14m以外，水平加速度略大于豎直加速度?？梢哉f(shuō)明水平振動(dòng)衰減較緩。水平加速度在12～22m范圍內(nèi)取得最大值。

(2)振動(dòng)沿豎向的傳播分析

選擇上盤的測(cè)量線2 和3，位置如圖5所示。提取各節(jié)點(diǎn)豎直加速度的幅值，繪制曲線如圖7所示。

(a)測(cè)量線2豎直加速度

(b)測(cè)量線3豎直加速度

從圖7(a)可以看出豎直振動(dòng)在由襯砌頂傳至地表的過(guò)程中，振動(dòng)強(qiáng)度逐步衰減，在距離地表4m處減幅變大，4m以下減幅約為0.132mm·s-2·m-1，4m以上減幅約為0.654mm·s-2·m-1。對(duì)比圖7(a)、(b)，可以看出襯砌下部一定范圍內(nèi)土體振動(dòng)加速度要比上部大。豎向振動(dòng)在由襯砌底傳至下部地層過(guò)程中，11m前，減幅約為0.885mm·s-2·m-1；11m后，減幅明顯變緩，約為0.164mm·s-2·m-1。說(shuō)明豎向振動(dòng)在經(jīng)襯砌傳遞至下部地層的過(guò)程中振動(dòng)強(qiáng)度先迅速衰減接著減幅有所變緩。

3.2 有無(wú)地裂縫時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)對(duì)比

此處將有地裂縫和無(wú)地裂縫場(chǎng)地的整體式隧道-地層模型的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)探究地裂縫附近土體的振動(dòng)規(guī)律。由于豎直加速度在隧道正上方最大，選取隧道正上方測(cè)量線4，線4跨過(guò)地裂縫，向上下盤各延伸40m、24m；同時(shí)選取襯砌正下方土體測(cè)量線5，距襯砌底14.6m,向上下盤各延伸30m。選取距離隧道中心線10m的測(cè)量線6，進(jìn)行水平加速度的對(duì)比，各測(cè)量線位置如圖5所示。對(duì)于襯砌的振動(dòng)響應(yīng)，僅選取部分特殊點(diǎn)進(jìn)行研究。

(1)土層振動(dòng)響應(yīng)對(duì)比

①豎向振動(dòng)對(duì)比分析

提取測(cè)量線4、5各節(jié)點(diǎn)豎直加速度幅值，繪制曲線如圖8所示。

(a)測(cè)量線4豎直加速度

(b)測(cè)量線5豎直加速度

從圖8(a)可以看出，有無(wú)地裂縫時(shí)，加速度幅值的分布曲線均較平滑，不同之處是存在地裂縫時(shí)，在地裂縫左右加速度幅值跳躍很明顯。單看曲線的走向，兩曲線大體變化趨勢(shì)相近。從曲線整體的位置來(lái)看，在離地裂縫10m以外，有地裂縫時(shí)的加速度幅值稍大于無(wú)地裂縫時(shí)。這說(shuō)明在離地裂縫10m以外，地鐵運(yùn)行誘發(fā)的豎向振動(dòng)與無(wú)地裂縫場(chǎng)地相比并沒(méi)有出現(xiàn)顯著的放大現(xiàn)象。在地裂縫處，加速度幅值從上盤的0.690mm/s2跳躍至下盤的1.083mm/s2，曲線在地裂縫左右呈現(xiàn)正“N”字形分布，而且下盤振動(dòng)加速度較無(wú)地裂縫時(shí)大，上盤則相反。從圖8(b)可以看出，在地裂縫左右12m以外，有地裂縫時(shí)的曲線位置稍高于無(wú)地裂縫時(shí)，說(shuō)明地裂縫對(duì)襯砌下部距地裂縫12m以外的土體振動(dòng)并無(wú)明顯影響。在地裂縫位置，加速度由上盤的2.237mm/s2突降至下盤的1.510mm/s2。曲線在地裂縫左右呈現(xiàn)倒“N”字形分布，在距地裂縫12m范圍內(nèi)，上盤土體節(jié)點(diǎn)豎直加速度較無(wú)地裂縫時(shí)大，下盤則相反。對(duì)比圖8(a)和(b)可以發(fā)現(xiàn)，襯砌下部測(cè)量線5處土體加速度幅值要大于地表土體。

②水平振動(dòng)對(duì)比分析

提取測(cè)量線6各節(jié)點(diǎn)水平加速度幅值，繪制曲線如圖9所示。

圖9 測(cè)量線6有無(wú)地裂縫時(shí)水平加速度幅值對(duì)比

由曲線可以看出，無(wú)地裂縫時(shí)，曲線從右向左很平穩(wěn)地降低，有地裂縫時(shí)的曲線在地裂縫附近出現(xiàn)了跳躍。在地裂縫左右14m范圍以外，有無(wú)地裂縫時(shí)的曲線基本是重合的，振動(dòng)的減弱與放大效果并不明顯。在14m范圍以內(nèi)，上盤節(jié)點(diǎn)的加速度較無(wú)地裂縫時(shí)小，下盤則相反。曲線在地裂縫兩側(cè)呈現(xiàn)正“N”字形分布。

(2)襯砌振動(dòng)響應(yīng)對(duì)比

選取3個(gè)斷面，每個(gè)斷面選擇拱頂、拱腰和拱底三個(gè)點(diǎn)。斷面1距下盤端口4m，斷面3距上盤端口4m，斷面2位于上盤距地裂縫約2m處，各測(cè)量點(diǎn)位置如圖10所示。將各節(jié)點(diǎn)在有無(wú)地裂縫時(shí)的豎直加速度幅值列于表2。

圖10 襯砌各測(cè)量點(diǎn)位置示意圖

表2 襯砌各測(cè)量點(diǎn)有無(wú)地裂縫時(shí)豎直加速度峰值對(duì)比

測(cè)量點(diǎn)豎直加速度峰值/(×10-2m/s2)有地裂縫無(wú)地裂縫斷面11a0 0680 0661b0 0600 0591c0 0720 069斷面22a0 3880 3852b0 7770 7672c1 4951 478斷面33a0 2720 2743b0 4570 4593c0 4830 482

綜合表中數(shù)據(jù)可以看出，在有無(wú)地裂縫條件下，各測(cè)量點(diǎn)的加速度幅值差異不是很明顯。說(shuō)明地裂縫的存在對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響并不顯著。從表中數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn)，拱底加速度均最大，拱頂最小。

4 結(jié)論

本文基于地裂縫場(chǎng)地地鐵動(dòng)荷載作用下的隧道-地層三維動(dòng)力響應(yīng)，開(kāi)展了數(shù)值模擬的研究，主要結(jié)論和認(rèn)識(shí)如下：

(1)基于“移動(dòng)荷載平臺(tái)”的思想，提出了地鐵動(dòng)荷載的施加方法，確定了單節(jié)車輛誘發(fā)的振動(dòng)沿隧道縱向的影響范圍不超過(guò)75m。

(2)對(duì)地裂縫場(chǎng)地整體式隧道-地層的振動(dòng)響應(yīng)，豎直加速度在隧道正上方最大，在本次模擬工況下，水平加速度的最大值在距離隧道中心線12～22m范圍內(nèi)取得。振動(dòng)沿橫向傳播過(guò)程中，水平加速度較豎直加速度衰減慢。振動(dòng)在土體中沿豎向傳播時(shí)，隨著距襯砌距離的增大而衰減。襯砌下部一定范圍內(nèi)地層的振動(dòng)強(qiáng)于上部地層。

(3)在本次模擬的參數(shù)條件下，發(fā)現(xiàn)地裂縫對(duì)鄰近土體的振動(dòng)有一定影響。在地裂縫左右約12m的范圍內(nèi)，土體的振動(dòng)有加強(qiáng)現(xiàn)象。地裂縫的存在對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)影響不大。有關(guān)地裂縫傾角、尺寸以及縫間不同填充物等條件對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響有待進(jìn)一步研究。

[1] 潘昌實(shí)，李德武，謝正光．北京地鐵列車振動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的探討[J]．振動(dòng)與沖擊,1995,14(4):29-34.

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《災(zāi)害學(xué)》繼續(xù)成為中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD)來(lái)源期刊

《災(zāi)害學(xué)》編輯部2015年5月收到中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心、中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)的收錄證書(shū)，依據(jù)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的理論和方法，通過(guò)定量與定性相結(jié)合的綜合評(píng)審，《災(zāi)害學(xué)》雜志繼續(xù)被收錄為中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD)來(lái)源期刊(有效期2015-2016年)。

《災(zāi)害學(xué)》編輯部

There-dimensionalDynamicResponseofMetroTunnelandStratumDuetoSubwayMovingLoadsinGroundFissureArea

Yang Mi, Men Yuming and Jia Pengjuan

(SchoolofGeologyEngineeringandGeomatics,Chang’anUniversity,Xi’an710054,China)

InordertoinvestigatethedynamicresponsefeaturesofthetunnelandthestratuminXi’angroundfissuresiteunderthesubwaydynamicloads,thethree-dimensionalsubwayvibrationresponsenumericalsimulationmethodisproposedbasedonABAQUSandthemethodtorealizesubwaymovingloadsisgiven.Thevibrationresponsefeaturesofintegraltunnelandthepropagationlawsofthesubwayvibrationingroundfissureareaaresummarizedthroughthefiniteelementcalculation.Then,thevibrationresponseingroundfissureareaiscontrastedwiththatinnon-groundfissurearea,andtheimpactofgroundfissureonvibrationresponseisanalyzed.Calculationresultsshowthatthelongitudinalimpactrangeofthevibrationinducedbyasinglevehicleisnotmorethan75meters.Theverticalvibrationplaysaleadingroleinthevibrationinducedbysubwaytrain,andthehorizontalvibrationattenuatesmoreslowlywhenthevibrationpropagatesalongthetransversedirection.Inthissimulationcondition,thegroundfissurehasagreatimpactonthevibrationofsoilintherangeof12meters,andhasnosignificantinfluenceontheliningstructure.

groundfissure;integraltunnel;subwayloads;dynamicresponse;numericalsimulation;Xi’an

2014-12-02

2015-01-16

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41172257)

楊覓(1988-)，男，湖北荊州人，博士研究生，主要從事地下建筑安全與地質(zhì)災(zāi)害治理方面研究.E-mail：844144139@qq.com

TU435；U260.17；X4

A

1000-811X(2015)03-0061-06

10.3969/j.issn.1000-811X.2015.03.012

楊覓，門玉明，賈朋娟. 地鐵動(dòng)荷載作用下隧道-地裂縫-地層的三維動(dòng)力響應(yīng)[J].災(zāi)害學(xué), 2015,30(3):061-066. [Yang Mi, Men Yuming and Jia Pengjuan. There-dimensional Dynamic Response of Metro Tunnel and Stratum Due to Subway Moving Loads in Ground Fissure Area[J].Journal of Catastrophology, 2015,30(3)：061-066.]