张家滨， 李潇俊， 唐雪松

(长沙理工大学 土木工程学院， 湖南 长沙 410114)

地铁施工中，盾构机挖掘中会产生振动效应，振动通过土壤、基础、隧道等介质传到地面和地上建筑物，如果产生的振动效应超过许可的振动量级，将影响地上正常的生活和工作，尤其当地铁线路穿过存放精密仪器和高危化工品的高校和化工厂、保管大量贵重文物的博物馆时，如果没有采取合适的防范措施，甚至可能危害到人们的生命和财产安全。经典传递矩阵方法可有效分析土体中振动波的传递过程，给出地下振源与地表振动的关系，但其计算过程较复杂。该文根据地基土的特点，利用锥形土体模型模拟土体振动传递衰减特性，同时引入剪切梁模型计算有限结构土体的固有频率，结合土体波动传递关系和有限结构的固有频率得到土体振动传递特征，分析地下作用荷载下土体的振动衰减规律，评估地下振源对地表结构的影响程度。

1 锥形土体模型

振动在土体中传播的过程中，能量衰减主要包含两个因素：一是能量扩散，土体内振动传递过程中，能量由振源向外辐射，波动面逐渐扩大，单位面积振动能量不断减少；二是振动过程中土体摩擦不断消耗能量。半空间土体柱模型无法描述振动能量扩散问题，有限体采用振型的概念无法描述振动波传递过程中的摩擦阻尼。因此，针对地下隧道施工建立锥形土体模型，通过锥形描述能量的扩散效应，替代有限结构中的振型，评估振动能量衰减效应(见图1)。……