砂卵石地层盾构施工及列车运行环境振动影响

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 轨道交通环境振动影响 1

1.1.2 不同阶段轨道交通诱发振动影响的特点 5

1.2 盾构隧道引起环境振动问题的研究内容及研究方法 6

1.2.1 研究内容概述 7

1.2.2 研究方法概述 8

1.3 国内外研究现状 9

1.3.1 地层中振动传播及衰减规律研究 9

1.3.2 振源问题研究 14

1.3.3 减振、隔振方法研究现状 17

1.4 本书的主要内容 19

参考文献 19

第2章 北京地区砂卵石地层特征及盾构施工振源分解 25

2.1 北京砂卵石地层特征 25

2.1.1 砂卵石地层成因 25

2.1.2 北京地区砂卵石地层特征 27

2.1.3 砂卵石及其上覆土层力学特点研究 32

2.2 盾构施工过程诱发振动振源识别及特性研究 34

2.2.1 施工过程振源识别 34

2.2.2 振动特性测试研究 35

2.2.3 盾构施工振动与常见振源诱发振动比较 47

参考文献 48

第3章 盾构掘进诱发环境振动的传播及衰减规律 49

3.1 盾构掘进诱发环境振动的实时监测 49

3.1.1 测试场地选择 49

3.1.2 盾构掘进诱发环境振动测试实施 54

3.1.3 振动实测方法及要求 57

3.2 环境振动数据处理、分析方法 58

3.2.1 振动数据处理方法 58

3.2.2 振动数据分析方法 61

3.3 A区间盾构掘进诱发振动传播规律分析 63

3.3.1 地层—地表测点时域—频域分析 64

3.3.2 盾构掘进诱发振动空间传播规律分析 69

3.3.3 盾构掘进诱发环境振动的评价 72

3.4 B区间盾构掘进诱发环境振动传播规律分析 74

3.4.1 地表测点时域-频域分析 74

3.4.2 地表振动传播、衰减规律分析 76

3.4.3 盾构掘进诱发环境振动评价 77

参考文献 78

第4章 盾构掘进诱发振动对建筑物的影响及主动控制措施 79

4.1 框架结构环境振动响应研究 79

4.1.1 结构模型选择 79

4.1.2 振动波输入及阻尼矩阵 80

4.1.3 建筑物受环境振动影响分析 81

4.2 砌体结构环境振动响应 85

4.2.1 离散元原理 86

4.2.2 离散元在砌体结构环境振动评价中的应用 87

4.2.3 关于用耦合方法实现砌体结构地铁施工及运营环境影响

评价的探讨 90

4.3 掘进振动的主动控制措施 91

4.3.1 盾构掘进参数选取与分析 92

4.3.2 地层振动与掘进参数的相关性 93

参考文献 101

第5章 地铁运营诱发环境振动影响的有限元-无限元分析 102

5.1 地铁振动数值模拟原理及关键问题 102

5.1.1 有限元-无限元耦合原理 103

5.1.2 振动问题运动方程及解法 105

5.1.3 Newmark-β法及其稳定性 106

5.1.4 阻尼矩阵 107

5.2 成层土地铁振动地表放大区特性 108

5.2.1 地表振动放大区现象 108

5.2.2 有限元-无限元耦合数值模拟模型 110

5.2.3 成层半空间单点埋置振源地表振动衰减 113

5.2.4 成层半空间多点埋置振源地表振动衰减 116

5.2.5 列车荷载作用下地表振动衰减计算 122

5.3 砂卵石地层地铁运营振动环境影响实测 125

5.3.1 测试目的及方案 125

5.3.2 测试结果及其分析 126

参考文献 137

结语 139

砂卵石地层在北京西北部地区广泛分布，粒径大小及分布不均匀且时有胶结，在地铁盾构施工及运营时会产生显著的环境振动效应，导致邻近建筑的扰民及民扰问题。本书以北京地铁10号线工程为背景，阐述了砂卵石地层盾构施工及运营阶段振动测试方法、传播与衰减规律、复杂条件下的数值分析方法等内容，为地铁环境评价、减振降噪等突出问题提供了基础。本书可供从事地铁设计、施工、运营及环境评价的科研、技术人员及相关专业的高等院校师生参考使用。