地鐵在方便城市人們出行的同時,引起的環(huán)境振動問題也受到越來越多的關(guān)注。地鐵引起的地基振動可看作是土體內(nèi)部的列車荷載產(chǎn)生的擾動在地下結(jié)構(gòu)及周圍土體中傳播衰減后的結(jié)果,其振動傳播規(guī)律受荷載類型、地下結(jié)構(gòu)及土體性質(zhì)等多種因素的影響。基于此,本文通過建立不同的模型,從多個角度對地下列車荷載作用下土體的動力響應(yīng)規(guī)律開展了研究和探索。具體研究內(nèi)容概括如下:(1)采用埋置移動點荷載模型來模擬地下列車荷載,基于彈性介質(zhì)Lame-Navier波動方程,通過Fourier積分變換求得了三維粘彈性半空間在內(nèi)部埋置移動荷載作用下的動力響應(yīng)解。分析了荷載埋深、速度及自振頻率對地表各向振動位移時程、頻譜及空間分布的影響。(2)建立了圓形隧道-飽和土體平面應(yīng)變模型,并在極坐標下對薄壁圓柱殼體運動方程及飽和土體Biot波動方程進行求解,得到了隧道底拱處簡諧荷載作用下飽和土體的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)解。研究了經(jīng)隧道結(jié)構(gòu)與周圍土體相互作用后土體內(nèi)部位移、應(yīng)力及孔壓的空間分布情況。并對土體滲透性、荷載頻率及土體阻尼進行了參數(shù)分析。(3)通過將襯砌外部可能存在的注漿區(qū)域考慮為注漿液與土體混合的多孔彈性介質(zhì),建立隧道襯砌-注漿層-飽和土體耦...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地表交通荷載作用下地基的動力響應(yīng)研究
        1.2.2 地下交通荷載作用下地基的動力響應(yīng)研究
    1.3 以往研究存在的主要問題
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 埋置移動荷載作用下彈性地基的三維動力響應(yīng)
    2.1 引言
    2.2 控制方程
    2.3 邊界條件及求解
    2.4 數(shù)值計算與對比驗證
        2.4.1 對比驗證
        2.4.2 算例分析
    2.5 本章小結(jié)
    附錄2A
第三章 圓形隧道與周圍飽和土體穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析
    3.1 引言
    3.2 計算模型及假定
    3.3 控制方程及求解
        3.3.1 飽和土體波動方程
        3.3.2 襯砌殼體運動方程
        3.3.3 考慮飽和土介質(zhì)與襯砌相互作用的解
    3.4 算例及分析
        3.4.1 對比與驗證
        3.4.2 飽和土體動力響應(yīng)空間分布
        3.4.3 荷載自振頻率的影響
        3.4.4 飽和土體滲透性的影響
        3.4.5 飽和土體阻尼的影響
    3.5 本章小結(jié)
    附錄3A
第四章 考慮注漿層的飽和土體與隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)研究
    4.1 引言
    4.2 計算模型
    4.3 控制方程及求解
        4.3.1 飽和介質(zhì)波動方程的通解
        4.3.2 襯砌殼體運動方程
        4.3.3 考慮飽和土體與注漿層及襯砌相互作用的解
    4.4 算例及分析
        4.4.1 注漿層厚度對隧道周圍土體響應(yīng)分布的影響
        4.4.2 注漿層對飽和土體動力響應(yīng)隨徑向衰減曲線的影響
    4.5 本章小結(jié)
    附錄4A
第五章 復(fù)雜地層中土體與隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析
    5.1 引言
    5.2 模型與假定
    5.3 控制方程及求解
        5.3.1 飽和土體控制方程
        5.3.2 Euler-Bernoulli梁的運動方程
        5.3.3 邊界條件及連續(xù)條件
        5.3.4 TRM法的展開及求解
    5.4 算例及分析
        5.4.1 對比與驗證
        5.4.2 地基中軟硬夾層對振動響應(yīng)的影響
        5.4.3 地基中軟硬夾層對地表豎向振動速度與加速度的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 軌道系統(tǒng)-隧道結(jié)構(gòu)-飽和成層地基-耦合動力響應(yīng)分析
    6.1 引言
    6.2 計算模型
    6.3 控制方程及求解
        6.3.1 浮置板軌道-隧道耦合模型的動力控制方程
        6.3.2 軌道系統(tǒng)與隧道-飽和成層地基模型的耦合
    6.4 算例及分析
        6.4.1 移動常值荷載作用下的地表豎向振動分析
        6.4.2 移動簡諧荷載作用下的地表豎向振動分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論和建議
    7.1 本文總結(jié)
    7.2 主要結(jié)論
        7.2.1 埋置移動荷載作用下彈性地基的三維動力響應(yīng)
        7.2.2 簡諧荷載作用下圓形隧道與周圍飽和土體的穩(wěn)態(tài)振動研究
        7.2.3 考慮注漿層的飽和土體與隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)研究
        7.2.4 復(fù)雜地層中土體與隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析
        7.2.5 飽和成層地基-軌道系統(tǒng)-隧道結(jié)構(gòu)耦合動力響應(yīng)分析
    7.3 進一步工作的建議
參考文獻
作者簡歷及博士期間發(fā)表論文



本文編號：3826654