高速铁路列车特殊振动的不良地质环境效应及其成灾机理的研究

High-speed railway as a kind of transportation with energy saving and environmental protection, low carbon and economic means has rapidly developed in China, but when it operating, it would be bound in a strong dynamic force to geologic body and induce unfavorable geo-environmental effect with the high speed, strength, frequency and long time vibration. Geological environment is a basic environment of human being living and engineering activities, meanwhile which has vulnerability, complexity and characteristic of hard to control, and it's easy to produce geological disasters under the large external force. Therefore, there is an important theoretical significance and a practical value in project's study. With the application of new technology and new method, and combined with engineering geology, hydrology geology, environment geology, disaster geology, remote sensing geology, geotechnical dynamics such traditional disciplines, this project studied on the unfavorable geological environmental effects and the mechanism of occurrence of the hazards which induced by the special vibration of high-speed railway train through four respects: the geological propagation mechanism of high speed railway train's special vibration, the dynamic function of special vibration in a geological body, the adverse geological environment effect created by special vibration, the geological disasters mechanism induced by special vibration. These researches not only have important practical significance for high speed railway train operation, and reduce environmental damage, but also complementing engineering geology, hydrology geology, environment geology and disaster geology.

高速铁路作为一种节能环保，低碳经济的交通方式已在我国大力发展，但是高速铁路列车运行时，高速度、大强度、高频率、长时间地对地质环境振动，势必在地质环境中产生强大的动力作用，导致不良地质环境效应，而地质环境是人类生活和工程活动的基本环境，具有脆弱性、复杂性、难控性，在大型外力的作用下易于诱发地质灾害，因此，该项目的研究具有重要的理论意义和实际价值。本项目采用了新技术新方法，并结合工程地质学、水文地质学、环境地质学、灾害地质学、遥感地质学、岩土动力学等传统学科，从高速铁路列车特殊振动在地质体中的传导机理、特殊振动在地质体中的动力作用、特殊振动产生的不良地质环境效应、特殊振动诱发的地质灾害成灾机理等四方面，对高速铁路列车特殊振动的不良地质环境效应及其成灾机理进行研究，不仅对高速铁路列车的安全运行和减少环境破坏有重要的实际意义，而且丰富了工程地质学，水文地质学，环境地质学和灾害地质学。

高速铁路是一种节能环保，低碳经济的绿色交通工具，现已在我国迅速发展，其营运里程达到12.1万公里，居世界第一。但是，高速铁路列车高速度、高频率、高强度、长时期的运营，其产生的特殊振动对地质环境造成了不可低估的影响，同时可能引发地质灾害。为降低和预防这一振动的影响，研究该振动在地质体中的传导规律至关重要。本项目选取了西安-宝鸡高速铁路、郑州-西安高速铁路、成都-灌县高速铁路的路堤、路堑、桥墩、隧道口等不同地质环境、不同工程状况的研究区域，对高速铁路列车特殊振动在地质体中的传导使用了北京东方振动和噪声技术研究所生产的INV3062T型24位云智慧采集系统、seismic source公司的DAQlink—Ⅲ仪器、重庆地质仪器厂的EPS-2轻便数字地震仪等多种仪器，进行了高速铁路列车振动的加速度、振动的位移等的测量。同时，在不同的距离和深度，对不同速度、对不同轴重、不同编组的高速铁路列车引起的特殊振动进行了精细测量。研究了高速铁路列车特殊振动在地质体中的传导规律，分解了这种特殊振动面波和体波的传导速度和传导强度，并采集了土样进行室内疲劳强度的模拟实验。还具体研究了高铁列车特殊振动对路堤及路堑边坡地质环境的影响，同时研究了防隔振工程不同几何形态，不同尺寸大小，不同空间位置，不同防隔振材料的防隔振效果。通过建立数学模型和数值模拟，对高速铁路列车特殊振动在地质体中的传导和防隔振效果进行了定量研究和评价，初步得出了高速铁路列车特殊振动在目前规定的空间域内对地质环境影响不大，而在未来数年的时间域内对地质环境有影响的初步结论，为高速铁路列车特殊振动对地质环境效应影响的定量研究奠定了基础，为高速铁路列车特殊振动的防隔振工程建设提供了理论支撑。