饱和地基中劲芯水泥土墙隔振的二维BEM-FEM耦合分析

摘要

振动污染在国际上已被列入“七大环境公害”之一，填充沟是振动污染治理的一种常用隔振屏障。传统的填充沟受工程造价和施工工艺等限制工程中应用较困难；为克服上述问题，提出一种新型隔振屏障-内插预制芯墙的劲芯水泥土墙。对于饱和地基中劲芯水泥土墙的隔振问题，饱和地基采用饱和土半解析边界元法(boundary element method, BEM)建模，劲芯水泥土墙采用有限元法(finite element method, FEM)建模，根据饱和地基-水泥土墙交界面的平衡和连续性条件，分别建立了劲芯水泥土墙对入射Rayleigh波(瑞利波)的远场被动隔振和对动力机器基础振动近场主动隔振的半解析BEM-FEM耦合分析方法，并对劲芯水泥土墙的隔振效果进行了计算分析。研究结果表明：饱和地基中设置劲芯水泥土墙能够起到较好的隔振作用，其隔振效果与混凝土墙基本相当且远优于纯水泥土墙；预制芯墙在劲芯水泥土墙隔振系统中起关键作用，为避免弹性波从芯墙底绕射而降低隔振效果，预制芯墙深度应与水泥土墙深度保持一致；增大芯墙厚度对隔振效果提升不大。在等深芯墙条件下，增大墙深能显著提高远场隔振效果，但对近场隔振效果提升较小；增大墙厚也可提高隔振效果，但提高幅度不大。实际工程中，建议结合工程造价和施工工艺，选择合适的水泥土墙和预制芯墙墙厚。此外，屏障距振源距离对主动隔振效果影响较小，建议根据被保护建筑与振源之间的实际情况，选择合适位置构建隔振屏障。

关键词

环境振动 / 饱和地基 / 劲芯水泥土搅拌墙 / 隔振效果 / BEM-FEM耦合方法