运营地铁周边地层加固区的动力扩散传递特性

摘要

为保证软土地层中地铁线路建造及运营的稳定性，可通过注浆加固提高结构周边土体强度，而根据加固程度不同，土体介质的非连续性将逐渐转变，对应动力传递特性随之变化，因此行车状态下加固区及周边地层的动力响应分布模式有待进一步探索.基于解析理论建立含加固区的地铁线路-地层动力耦合模型，将加固土及天然土考虑为具有不同物理力学属性的饱和多孔介质，利用Biot理论分别推导运动方程，地铁结构视为均匀厚度的无限长圆柱壳体，采用无扭矩条件下薄壁圆柱壳理论进行描述.根据动力系统各交界面间的位移及应力连续条件，将以上各部位振动方程构建形成耦合动力方程组，计算了地铁周边含加固区地层的振动情况，并进一步对比了加固区刚度及黏滞阻尼对地层动力响应分布及传递的影响.结果表明：稳态作用下，地铁周边地层切向加速度最大值在结构斜下方两侧30°处呈蝉翼状分布，径向加速度最大值出现在荷载作用方向土体内部；由于输入波形的简谐特性，加速度在地层中呈波动式衰减，但在加固区范围内切向加速度出现明显的放大现象，振动进入天然土后，受地层阻尼影响，动力响应显著衰减；提高加固区刚度有利于降低对切向加速度的传导，而径向加速度变化不大，黏滞阻尼减小时，所传递动力响应有所提升.

关键词

地铁 / 加固区 / 饱和地层 / 动力传递 / 解析法