地铁交通引起的环境振动的实测与分析

本文根据现场实测数据,对某地铁交通1号线沿线典型区段引起的环境振动实况和振动特性及传播规律等进行了分析研究。结果表明,地面振动Z振级主要由测点到轨道中心的水平距离决定,并且在离开地铁隧道中心线一定距离范围内,地面振动Z振级存在振动放大区。此外,本文还根据实测资料和现有研究成果提出了该地铁1号线引起环境振动Z振级的统计回归公式。该式从数学表达式的角度反映了振动信号的放大效应,可为预测或估计地铁运营诱发的环境振动提供参考。     

高速列车运行引起的地基振动测试与分析

为分析高速列车运行引起的地表处振动峰值加速度随距轨道中心线距离的变化特征,选择8个不同场地类型及路基形式的工程场地进行高速列车运行引起的地表振动加速度测试。研究结果表明,高速列车引起的地表振动加速度随距轨道中心线距离的变化特征因场地条件和路基形式的不同存在显著差异;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地条件下,高速列车引起的地表三分量振动加速度均随距轨道中心线距离的增加而减小,且距轨道近距离处峰值加速度衰减较快,远距离处衰减较慢,Ⅰ类场地条件下,高速列车引起的地表振动加速度随距轨道中心线距离的增加呈先增大后减小的趋势;对于相同路基形式的高速铁路,Ⅲ类场地条件下地表振动峰值加速度随距轨道中心线距离的增加减小速度最快,Ⅱ类场地次之,Ⅳ类场地衰减最慢。     

地铁运行引起的地面振动实测及传播规律分析

对地铁线路某区间段的地面振动进行实测,采集不同测线和不同测点处的水平方向、竖直方向加速度,并转化为傅里叶幅值谱对其进行衰减规律分析。利用公式将加速度记录换算为振级和分频振级,参照相关的国家标准分析不同距离处的振级和频率成分。对比同一加速度记录中的两对开方向列车引起的地面振动,进一步分析振动衰减的规律。所得到的结果可供地面建筑的隔振减振及城市轨道的规划和设计参考。     

地铁运行对地面环境的振动影响

为了分析地铁运行对地面环境的振动影响,以ABAQUS为计算平台,建立了不同埋深下地铁车站-地基动力相互作用二维有限元模型。输入不同频率的简谐荷载,通过数值计算得到了地面点振动与输入荷载频率的关系;输入实测的列车振动荷载,得到了地铁车站埋深不同时地面点的振动规律;改变土的力学参数,对结果进行对比分析,得到了土的性质对振动传播的影响规律。为地铁车站的选址和地铁车站附近建筑物的隔震减震提供了依据。     

基于时序InSAR技术的西安地铁沿线沉降监测及预测分析

城市轨道交通建设和运营造成的地铁沿线及周边区域的地表沉降,给地铁的安全运营带来极大的隐患,甚至造成严重的经济损失和不良的社会影响.本文以西安市地铁沿线地面形变现象为研究对象,利用覆盖西安市2017—2021年的44景Sentinel-1A影像数据,采用SBAS-InSAR方法获取地铁网络沿线的地表形变信息,并基于SVR模型和LSTM模型对典型地铁站点地面沉降进行预测分析.研究发现：(1)西安市地铁沿线呈现不同程度的地表形变现象,抬升区域主要集中在鱼化寨地区、电子城地区、西安城墙的南部,抬升速率最大为25 mm/a;(2) 2号线的南部、5号线的东西两段以及9号线的东段是沉降发生的主要路段,且5号线沿线整体不均匀沉降现象较为严重,最大沉降速率为32 mm/a,最大累积沉降量达130 mm;(3)通过不同预测模型实验对比,发现LSTM模型精度较高,预测结果显示2、5、9号线典型沉降区域未来四个月以每月约2.3 mm的最大速率继续沉降,需对典型沉降段进行持续监测．     

曲线段地铁运行对某体育馆振动影响预测分析

为了解曲线段下普通整体道床和钢弹簧浮置板道床对既有建筑物内楼板位置振动影响情况,对后期同类项目地铁线路规划提供指导参考。以郑州地铁7号线下穿某体育馆项目为背景,首先对体育馆内部振动评估点位置与外部地面进行同步背景振动测试,将各测点进行1/3倍频程频谱分析,分析体育馆内、外的传递规律。其次,结合已通车的同类地铁线路进行振源模拟测试,对隧道壁及地面位置进行1/3倍频程频谱分析,分析不同道床形式下地铁列车振动源强数据以及土体模型仿真计算校核参数。再次,建立有限元模型计算不同道床形式下地面振动速度响应。最后,结合体育馆内、外传递规律,预估地铁通车后体育馆内评估点位置振动响应。研究表明：若采用普通整体道床,地面位置水平向振动速度响应峰值在63 Hz达到0.03 mm/s,传递至体育馆内顶层楼面处会放大至4.50 mm/s,超过其控制标准2.50 mm/s的限制,若采用钢弹簧浮置板道床,竖直向最大振动速度峰值为0.04 mm/s,水平向为1.36 mm/s,均满足体育馆振动控制标准。     

地铁诱发地面运动的衰减规律的研究分析

以地铁车站间的隧道为研究对象，在研究和分析有关资料的基础上，用快速拉格朗日有限差分法软件FLAC建立了二维数值分析模型，并以列车振动加速度时程作为模型输入，进行了隧道衬砌－地层的整体动力学分析，分析了列车运行产生的振动在地面的衰减规律，得到了一些结论，可为地面建筑的防振减振控制提供参考。     

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。     

地铁及地面交通频率对地表环境振动的影响

地铁周边地面环境振动的大量实际观测数据分析显示,地面振动大小与源频率成分有关.但是实际振动观测受周围环境振动影响较大,为了从理论上解释地铁以及地面交通源频率成分对地表环境振动的影响,本文通过二维有限元数值模拟来研究1~20 Hz激振源分别作用于地面和地下,以及地下与地面同时加载这三种情况下地面的振动加速度响应.通过与地面实际观测资料对比,得出结论:(1)由于地铁或地面交通与地层的耦合振动,使得存在一个特定的频率,当载荷以该频率输入时地面的振动最大,当载荷频率小于或大于该频率的时候,地面振动减小;(2)本文对应的地层模型情况下,随着距离的增加,当源频率低于5 Hz时,地面振动衰减缓慢,当源频率高于8Hz时,地面振动衰减快;(3)在地层不同位置激发振动,地表的最大反应频率不同.     

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。     

地铁列车曲线运行引起学校建筑物振动响应分析

地铁以其快捷、准时、运量大等优点,已成为重要的轨道交通形式,但由此引起的环境振动问题日益突出.针对杭州市地铁3号线曲线地段的某中学建设工程,利用有限元软件ABAQUS,对车辆-普通整体道床轨道系统的竖向耦合模型进行振动响应分析,得到考虑轨道高低不平顺影响的轨道振动源强.应用有限元软件MIDAS GTS/NX,建立双孔平...     

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。     

Study of the train-induced vibration impact on a historic Bell Tower above two spatially overlapping metro lines

There is concern regarding the long-term vibration effects caused by metro trains on historic buildings. In this paper, the impact of metro train-induced vibrations on the Bell Tower in Xi’an above two spatially overlapping tunnels was studied.Metro Line 2 has been operational since 2011, and Line 6 is still under construction. To study and control the effect of micro vibrations on the Bell Tower, a metro train–track–tunnel–soil 3D dynamic FE model was developed. The vibration response generated by Line 2 was then predicted, and the influences of train speed on ground vibration were analysed. In addition, a detailed in situ measurement, which helped calibrate the numerical model and determine the dynamic behaviour of timber structures, was performed. Finally, the calibrated models and measured results were used to predict vibrations caused by road traffic and trains from two spatially overlapping metro lines. This was performed under different route schemes and train operation conditions.The results showed that installing steel spring floating slab tracks (FST) and decreasing train speeds had obvious effects on controlling the ground peak particle velocity (PPV). Simulated results from both the input impulse and output response generated by metro Line 2 matched well with actual measurements. If correct designs are employed, it is possible to resolve the vibration problem on historic buildings caused by metro trains.     

Experimental investigation into ground vibrations induced by very high speed trains on a non-ballasted track

A field measurement of ground vibration was performed on the Beijing−Shanghai high-speed railway in China. In this paper, the experimental results of vertical ground vibration accelerations induced by very high speed trains running over a non-ballasted track on embankment with speeds from 300 to 410 km/h are reported and analyzed in detail for the first time. Characteristics of ground vibration accelerations in both time and frequency domains are analyzed based on the test data. It is shown that the periodic exciting action of high-speed train bogies can be identified in time histories of vertical accelerations of the ground within the range of 50 m from the track centerline. The first dominant sensitive frequency of the ground vibration acceleration results from the wheelbase of the bogie, and the center distance of two neighboring cars plays an important role in the significant frequencies of the ground vibration acceleration. Variations of time–response peak value and frequency-weighted vertical acceleration level of ground vibration in relation with train speed as well as the distance from the track centerline are also investigated. Results show that the time-domain peak value of ground vibration acceleration exhibits an approximately linear upward tendency with the increase of train speed. With the increasing distance from the track centerline, the frequency-weighted vertical acceleration level of the ground vibration attenuates more slowly than the time-domain peak value of the ground vibration acceleration does. Severe impact of high-speed railway ground vibration on human body comfort on the ground occurs at the speed of 380–400 km/h. The results given in the paper are also valuable for validating the numerical prediction of train induced ground vibrations.     

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。     

地裂缝-隧道-围岩动力相互作用模型试验研究

为了研究在地铁列车振动荷载情况下盾构隧道-地裂缝-围岩相互耦合作用下的场地灾害效应,从西安地裂缝地质环境和西安地铁2号线的实际工程背景出发,采用相似理论设计了相似比例尺为1∶5的物理模型试验,对盾构隧道、围岩材料、地裂缝等进行了合理设计。基于偏心块的振动原理,课题组自主研发了列车激振器来模拟地铁列车荷载,激振方式采用移动荷载激振方式,分析在不同列车车速和激振频率下地裂缝两侧土体的加速度变化情况,以此来研究地铁隧道-地裂缝-围岩系统在地铁振动荷载作用下的动力响应规律。结果表明,列车振动向下传播时振动衰减的幅度要小于向上传播衰减的幅度,由此为实际工程中减少地铁振动灾害效应技术的发展提供了理论支撑。     

城市软土地基组合锤法强夯施工振动效应研究

为研究组合锤法强夯振动对周边场地环境的影响,对南昌市某软土地基进行现场原位试验。考虑距强夯点的距离、振动方向及锤击次数的影响,在各监测点分别布置水平东西、南北向和竖向振动传感器。结果表明：采用组合锤法进行地基强夯施工时,场地竖向振动是需重点监测的内容,振动响应随监测点与强夯点距离的增大而减小;距强夯点50 m范围处地面振动速度衰减至0.2 cm/s以下,可根据地面振动速度确定安全施工范围;地面加速度受锤击次数的影响较大,且水平向加速度对锤击次数的敏感性略高于竖向,锤击次数对地面水平向振动的影响不可忽略;基于试验数据和波源振动理论建立的振动加速度衰减模型综合考虑了距强夯点的距离、振动方向和修正系数（锤击次数的影响）,经算例验证具有较强的适用性,可为同类场地采用组合锤法强夯施工提供参考。     

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。