不同于平原地区,山区地形特殊,轨道交通线路通常会穿过大量复杂地形,目前关于复杂地形条件下轨道交通动力学问题研究较少。本文针对山区复杂地形,采用模型试验和数值模拟方法研究倾斜地层条件下轨道交通引起桩周土体振动衰减规律,重点探讨了地形条件、荷载参数、土体性质、桩身几何参数对振动响应及衰减特性的影响。进一步通过现场测试研究了陡崖、斜坡地形以及凹形场地下轨道交通引起的地表振动特性及衰减规律。本文主要结论如下:(1)开展缩尺比1:10的倾斜地层下桩-土模型试验,结果表明水平基岩条件下,地表各方向振动衰减规律相同,而倾斜基岩下则呈现出明显的方向性差异。振动衰减从基岩倾斜正上方对应地表方向到倾斜正下方对应地表方向逐渐变慢,在研究的荷载范围内,单桩工况下地表各方向速度差异可达30.3%,群桩可达48.7%。荷载中值对地表振动及衰减影响较小,倾斜基岩下的地表振动响应差异随频率和幅值有增大的趋势。群桩工况下,振动在群桩基础范围内衰减较慢,在群桩基础范围外则快速衰减;倾斜基岩下的地表振动响应差异随荷载频率的增大而显著增大。(2)采用有限元模拟单桩与群桩引起倾斜地层振动衰减特性,研究发现不同地形引起地表振动衰减差异性规律不同,土体浅层的振动响应差异主要受地表倾斜影响,靠近基岩深层土体主要受基岩倾斜的影响,振动沿深度按二次曲线衰减。地表倾斜地形的地面振动在一定距离范围内衰减速度从地面倾斜下方到地面倾斜上方方向逐渐增大,超过一定距离后,振动衰减速度又逐渐减小。基岩和地表同向倾斜、反向倾斜地形下的振动衰减规律是基岩倾斜与地表倾斜地形叠加影响的结果。(3)数值研究表明,单桩基础下,基岩倾角变化对不同方向振动响应及衰减影响规律不同。与基岩倾斜方向垂直的方向不受基岩倾角变化的影响,而基岩倾斜对倾斜正上方向和倾斜正下方向的振动响应及衰减速度影响规律相反;地表各方向振动响应差异随倾角增大而增大,当倾角由0°增加至25°时,单桩下地表速度差异增加34%,群桩下增加56.4%。随着土厚增加,基岩倾斜地形对地表振动响应影响减弱,土厚较大时则没有影响。群桩基础下,地面振动响应受到地形及长短桩效应共同影响,短桩桩侧土体振动大于长桩桩侧,距群桩几何中心等距离圆上的速度峰值呈“斜M”形分布,群桩相比单桩可显著减小地面振动,但增大了响应差异;(4)数值参数研究表明,地表振动响应随土体阻尼比增大而线性减小,在桩周附近,土体的辐射阻尼作用更明显,阻尼比对深度方向振动衰减没有影响;地表振动响应随弹性模量近似呈线性减小,地表振动衰减及沿深度衰减不受弹性模量的影响;地表振动随桩长、桩径增加而线性减小,桩长桩径变化对距桩一定距离范围内振动影响较为明显,在较远处则影响较小,桩长越长振动沿深度衰减越慢,桩径则影响非常小;(5)对复杂地形条件下轨道交通引起地表振动进行现场测试研究,分析表明,地表振动主要频率范围在30-95Hz,低频振动主要出现在桥墩附近,列车运行具有明显的偏载效应及周期加载现象。振动从承台传至周围土体中会出现显著的放大,地面振动放大区出现位置受地形条件影响显著。受场地地形条件的影响,振动沿斜坡和陡崖的衰减速率慢于平面,振动在凹形场地内衰减并不明显。受轨道线路形式的影响,列车经过路面-高架衔接段时地面振动会出现两个波峰。