轨道交通振动波的传播机理及桩式HWIB的隔振效果研究

So far it is less studied systematically on the relations among the peakl value of frequency and soil parameters and distance. Wuhan Metro Line in construction or built and Wuhan-Guangzhou high-speed railway will be measured in this project to analyze and process relevant datas, obtain regression formula among peak value of frequency and soil parameters and distance, find low frequency vibration zone neglected easily in evaluating the vibration level; low frequency vibration harms human health and effects precise instruments' work seriously, its isolation effct is not satsfactory,pile HWIB can be constructed using ground treatment and soil reinforcement to isolation low frequency vibration, find the appropriate honeycomb size of pile HWIB; numerical simulation of isolation vibration of pile HWIB is done in order to determine whether the diameter and length of the pile have effect on the isolation effect of pile HWIB ;verify the results of the numerical calculation through the field tests and pile HWIB can have isolation effect of rowed piles and HWIB, more importantly, its construction method is also more simple and feasible and a realiable basis will be provided for isolation of low frequency vibration.

国内外对峰值频率与土体参数和传播距离的关系缺乏系统研究,本项目选取武汉地铁、武广高速铁路沿线进行现场实测,导出三者之间的回归公式，找到振级检测时容易忽略的低频振动区域段;低频振动严重危害人体健康和影响实验室等精密仪器的正常工作，隔振措施效果不理想，提出采用地基处理和土壤加固方法构造桩式HWIB（蜂窝波阻块）进行相应的低频隔振，确定适合的桩式HWIB的蜂窝尺寸；通过桩式HWIB隔振的数值模拟，确定桩直径和桩长对隔振效果的影响；对比现场试验验证数值模拟的结果，得到桩式HWIB能同时起到排桩和HWIB的隔振作用，施工也更简单可行，为低频振动的隔振提供可靠依据。

早在上世纪六十年代就有人提出了利用基础隔振措施对交通荷载引发振动进行隔振，如连续墙、空沟。连续墙隔振原理是作为刚性屏障阻碍振动传播，其隔振效果取决于连续墙深度，而空沟的原理是利用其阻隔波传播的途径。已有分析表明沟深小于表面波长30%，对低频振动的隔振几乎没有效果，同时从施工角度考虑，空沟和连续墙施工较困难，因此传统隔振并不能满足现代地铁运行产生振动的隔振效果。.上世纪九十年代，Schimid提出建造“人工岩石”，即波阻块（Wave Impeding Block,WIB）隔振，其对低频振动的良好隔振效果也被广泛认可。随后，日本学者Takemiya对WIB做出重大改进，提出了蜂窝状波阻障(Honeycomb Impeding Block, HWIB）隔振，其原理是将入射波调制为较短波长，因而隔振效果更好，同时在其中填入减振降噪材料，也可将短波吸收。但HWIB施工困难。本文在HWIB基础上研究了新型隔振措施-桩式HWIB（Pile Honeycomb Impeding Block,P-HWIB）隔振，用地基处理或土壤加固的方法建造P-HWIB，既能起到排桩的作用又能取得良好的隔振效果。.首先分别建立了地铁-隧道-地基、高铁-桥梁-场地的数值计算模型，分别将地铁和高铁移动荷载简化为沿隧道向前的移动荷载列，计算了地下连续墙和空沟对轨道交通振动的隔振效果，然后对实体WIB和箱体WIB隔振进行计算，接着分析了不同尺寸HWIB的隔振效果，最后研究了埋深和蜂窝尺寸等参数对P-HWIB隔振效果的影响，确定了合适的P-HWIB参数，并将各种隔振进行比较，得到P-HWIB对于铁路引发低频场地振动的隔振效果。.对于地铁的隔振效果，对比无隔振措施，地表加速度比无隔振时可降低65%以上，振动幅值可降低70%以上。对于10Hz以内的低频振动段，P-HWIB比空沟、连续墙和WIB都具有更好的隔振效果，可降低振动幅值70%以上；对于高速铁路的隔振效果，EWIB可以使地表振级降低6~12 dB，P-HWIB可使地表振级降低8~15 dB，特别是对于10 Hz以内的低频振动，P-HWIB同样有更好的隔振效果，使振动幅值降低82%以上；从施工角度上，P-HWIB由CFG桩直接打入形成的蜂窝状结构，很好地解决了施工困难的问题，也控制了施工成本。因此P-HWIB是一种有效可行的降低低频振动的减隔振措施。