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原文传递移动荷载作用下饱和地层中地铁隧道动力学响应特性研究

论文题名：	移动荷载作用下饱和地层中地铁隧道动力学响应特性研究
关键词：	地铁隧道;动力学响应;移动荷载;黏弹性人工边界;参数敏感性分析
摘要：	我国轨道交通的建设规模迅速扩大，城市的地铁建设越来越密集，地铁运行所引起的动力学响应问题日益突出。本论文以双线地铁隧道为研究对象，建立三维双线地铁轨道-隧道-围岩动力有限元分析模型，采用黏弹性人工边界模拟无限地基的辐射阻尼效应，考虑隧道开挖前的初始地应力状态，在此基础上模拟隧道开挖、隧道支护和轨道系统的铺设过程，然后模拟地铁列车动力荷载，进行动力分析。把数值计算得到数据和现场实测数据进行对比，验证了模型的正确性。本论文分析了移动荷载作用下饱和地层中双线地铁隧道动力学响应特性，并对比了饱和土围岩与单相介质围岩条件下双线地铁隧道动力学响应的差异，然后研究了荷载移动速度、列车轴重和围岩渗透系数对饱和地层中双线地铁隧道动力学响应的影响，主要结论如下：　　(1)在时域分析方面，不同深度处的动应力响应、动位移响应、振动加速度响应、振动速度响应均以竖向分量为主；钢轨正下方，轨道板、仰拱、二次衬砌、初期支护和围岩的竖向动应力响应均以受压为主。钢轨正下方的竖向动应力响应、竖向动位移响应、竖向振动加速度响应和竖向振动速度响应随着深度的增加出现不同程度的减小；初期支护下方的超孔隙水压力随着深度的增加而明显减小。　　(2)在傅里叶变换频域分析方面，不同深度处，竖向振动加速度的主要频谱分布范围均在0～30Hz频段；竖向动应力和竖向振动速度的主要频谱分布在0～10Hz频段范围内；竖向动位移和超孔隙水压力的主要频谱分布范围较小，均在0～1Hz频段范围内。竖向动应力响应、竖向动位移响应、竖向振动加速度响应、竖向振动速度响应和超孔隙水压力响应的频谱幅值均随着深度的增大而减小。　　(3)单相介质围岩条件下不同深度处的竖向动应力响应、竖向动位移响应、竖向振动加速度响应、竖向振动速度响应均比饱和土围岩条件下的响应大，竖向动位移响应差异最为显著；这是由于饱和土中孔隙水承担了一部分压力，导致单相介质围岩条件下的动力响应比饱和土围岩条件下的动力响应大。　　(4)随着荷载移动速度的增大，不同深度处竖向动应力响应、竖向动位移响应、竖向振动加速度响应、竖向振动速度响应和超孔隙水压力响应均有不同程度的增大；随着深度的增加，荷载移动速度对竖向动应力响应和超孔隙水压力响应的影响逐渐减弱；竖向振动加速度响应和超孔隙水压力响应随着荷载移动速度的增大近似线性增大。　　(5)随着列车轴重的增大，不同深度处竖向动应力响应、竖向动位移响应、竖向振动加速度响应、竖向振动速度响应和超孔隙水压力响应均有不同程度的增大；随着深度的增加，轴重对竖向动应力响应和超孔隙水压力响应的影响逐渐减弱。　　(6)围岩渗透系数对竖向动应力响应、竖向振动加速度响应和竖向振动速度响应影响不大；随着围岩渗透系数的减小，不同深度处的竖向动位移缓慢减小；不同深度处的超孔隙水压力响应随着围岩渗透系数的减小而显著增大。
作者：	胡辉东
专业：	土木工程;桥梁与隧道工程
导师：	薛富春
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2021