不同隧道介质下地铁列车运行引起地表的振动响应研究

通过选取具有代表性的地铁隧道土层和岩层介质环境,利用有限元软件ANSYS建立隧道—地层有限元模型,基于相同隧道埋深下,施加相同的轮轨激励,研究地铁列车通过不同隧道岩土介质环境时引起的地表振动响应。结果表明:土层地铁,低频(≤8Hz)衰减不明显,高频(80 Hz)开始衰减较快;岩层地铁,在低频(≤8Hz)和高频(100Hz)衰减均较快,衰减幅度大于土层地铁,但中高频能量带宽却大于土层地铁;不同隧道介质下地表振动响应一般均出现4个峰值,其中10~20Hz出现振动放大区,尤其是在12.5Hz左右。距隧道中心50m范围内,岩层地铁与土层地铁的地表振动响应相差不大,大于该距离后,岩层地铁低频振动(≤8Hz)衰减较快,中高频(≥20Hz)衰减较慢,土层地铁则相反。8Hz以内,岩层地铁中振动衰减量大于土层地铁,且随频率增大,岩层地铁与土层地铁振动衰减差异有减小趋势;在10~12.5 Hz,振动波在土层地铁中衰减量开始大于在岩层地铁,且二者衰减量随距隧道中心的远近影响不大。可为地铁减振及设计研究工作提供一定的参考。