地鐵行車荷載作用下黃土地層的振動(dòng)響應(yīng)和沉降.pdf

1、西安地鐵是我國(guó)首次在黃土區(qū)域建設(shè)的地鐵線路。地鐵行車荷載作用下黃土地層的振動(dòng)響應(yīng)和沉降是亟待解決的問(wèn)題。本文以西安地鐵為背景，就小幅值循環(huán)荷載作用下飽和黃土的動(dòng)力特性和殘余應(yīng)變進(jìn)行了試驗(yàn)研究；就地鐵行車荷載作用下黃土地層的振動(dòng)響應(yīng)和沉降進(jìn)行了模擬分析；針對(duì)西安地鐵二號(hào)線下穿明城墻的具體情況，進(jìn)行了城墻的靜力穩(wěn)定性、振動(dòng)響應(yīng)和地基沉降計(jì)算。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 (1)進(jìn)行了飽和黃土的振動(dòng)三軸試驗(yàn)，探討了小幅值循環(huán)荷載作用下飽和

2、黃土的動(dòng)力特性，研究了動(dòng)應(yīng)變、初始固結(jié)圍壓、超固結(jié)比、殘余應(yīng)變和有效固結(jié)圍壓對(duì)飽和黃土動(dòng)彈性模量的影響。
　　 (2)進(jìn)行了飽和黃土的循環(huán)三軸試驗(yàn)，探討了小幅值循環(huán)荷載作用下正常固結(jié)飽和黃土的殘余應(yīng)變，研究了初始固結(jié)圍壓、排水條件、動(dòng)應(yīng)力及其循環(huán)次數(shù)，以及動(dòng)應(yīng)力比對(duì)飽和黃土殘余應(yīng)變的影響。
　　 (3)根據(jù)飽和黃土循環(huán)三軸試驗(yàn)結(jié)果，以動(dòng)應(yīng)力比和循環(huán)次數(shù)作為基本參數(shù)，建立了飽和黃土殘余應(yīng)變的反正切函數(shù)模型，模型計(jì)算結(jié)果與試

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。
　　 (4)根據(jù)飽和黃土殘余應(yīng)變的反正切函數(shù)模型，考慮前期動(dòng)應(yīng)力歷史和前期殘余應(yīng)變硬化的雙重影響，提出了不等幅值多級(jí)動(dòng)應(yīng)力作用下飽和黃土殘余應(yīng)變的累加方法，并編制了相應(yīng)的Fortran程序。程序計(jì)算結(jié)果與飽和黃土排水循環(huán)三軸試驗(yàn)吻合較好，可用于小幅值循環(huán)荷載作用下飽和黃土殘余應(yīng)變的計(jì)算。
　　 (5)基于振動(dòng)三軸試驗(yàn)得到的飽和黃土動(dòng)力參數(shù)，建立了有限元和無(wú)限元結(jié)合的隧道．地層數(shù)值模型，采用有限單元法模擬

4、了地鐵行車荷載作用下黃土地層的振動(dòng)響應(yīng)，研究了隧道埋深、荷載頻率、列車運(yùn)行速度和地層動(dòng)彈性模量對(duì)地面振動(dòng)響應(yīng)的影響。
　　 (6)基于黃土殘余應(yīng)變的反正切函數(shù)模型，二次開(kāi)發(fā)了接口于Drucker-Prager粘彈塑性模型的CREEP子程序。通過(guò)定義初始場(chǎng)變量，綜合考慮地層的初始固結(jié)圍壓和動(dòng)應(yīng)力。采用大型有限元程序ABAQUS建立了隧道．地層的二維平面應(yīng)變模型，計(jì)算出地鐵行車荷載作用下黃土地層的沉降，研究了黃土地層沉降的發(fā)展過(guò)程和