地鐵行車荷載作用下黃土地層的振動響應和沉降.pdf

1、西安地鐵是我國首次在黃土區(qū)域建設的地鐵線路。地鐵行車荷載作用下黃土地層的振動響應和沉降是亟待解決的問題。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力特性和殘余應變進行了試驗研究；就地鐵行車荷載作用下黃土地層的振動響應和沉降進行了模擬分析；針對西安地鐵二號線下穿明城墻的具體情況，進行了城墻的靜力穩(wěn)定性、振動響應和地基沉降計算。主要研究內容包括：
　　 (1)進行了飽和黃土的振動三軸試驗，探討了小幅值循環(huán)荷載作用下飽和

2、黃土的動力特性，研究了動應變、初始固結圍壓、超固結比、殘余應變和有效固結圍壓對飽和黃土動彈性模量的影響。
　　 (2)進行了飽和黃土的循環(huán)三軸試驗，探討了小幅值循環(huán)荷載作用下正常固結飽和黃土的殘余應變，研究了初始固結圍壓、排水條件、動應力及其循環(huán)次數，以及動應力比對飽和黃土殘余應變的影響。
　　 (3)根據飽和黃土循環(huán)三軸試驗結果，以動應力比和循環(huán)次數作為基本參數，建立了飽和黃土殘余應變的反正切函數模型，模型計算結果與試

3、驗數據吻合較好。
　　 (4)根據飽和黃土殘余應變的反正切函數模型，考慮前期動應力歷史和前期殘余應變硬化的雙重影響，提出了不等幅值多級動應力作用下飽和黃土殘余應變的累加方法，并編制了相應的Fortran程序。程序計算結果與飽和黃土排水循環(huán)三軸試驗吻合較好，可用于小幅值循環(huán)荷載作用下飽和黃土殘余應變的計算。
　　 (5)基于振動三軸試驗得到的飽和黃土動力參數，建立了有限元和無限元結合的隧道．地層數值模型，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響應，研究了隧道埋深、荷載頻率、列車運行速度和地層動彈性模量對地面振動響應的影響。
　　 (6)基于黃土殘余應變的反正切函數模型，二次開發(fā)了接口于Drucker-Prager粘彈塑性模型的CREEP子程序。通過定義初始場變量，綜合考慮地層的初始固結圍壓和動應力。采用大型有限元程序ABAQUS建立了隧道．地層的二維平面應變模型，計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)展過程和