基于原位试验地下高铁车致环境振动特性分析

研究目的:高速铁路下穿综合交通枢纽的交通交叉形式日渐兴起,地下高铁引发的环境振动问题不容忽视。为探明地下高铁运行对地表环境振动影响规律,结合在建高铁下穿机场场地工程实例,设计高铁隧道内落轴试验得到周围土体环境振动特征,建立车-轨-隧-地层半解析计算模型得到列车荷载动力初始条件,预测分析地下高铁车致环境振动幅频特性及传播规律,研究不同行车条件、轨道参数和隧道埋深的影响特点。研究结论:(1)地表振动在离线路中心线10 m范围内大幅衰减,衰减率达70%,垂向振动幅值明显大于其他两个方向,地表横向振幅最小,振动衰减速度最慢;(2)在350 km/h高速列车通过条件下,80 m范围内地表垂向和横向振级分别为20~80dB、43~72dB,Z振级最大衰减系数达0.276dB/m;(3)列车速度每提升50 km/h,地表Z振级增加约2 dB;(4)在13~50 Hz内,扣件刚度越小地表振级越大,在79 Hz以上,地表振级与扣件刚度正相关;(5)隧道埋深大于14 m时,隧道埋深对地表Z振级变化影响较小,将高铁隧道埋深控制在合理范围内可减小地表振动;(6)本研究成果可为下穿高速铁路设计和研究提供参考和借鉴。