单圆双线隧道地铁列车交会土体动力响应

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大直径单圆双线盾构隧道是穿越长大水域时地铁区间隧道的优选方案之一。与单圆单线隧道相比,单圆双线隧道存在列车会车工况,动荷载更大且作用持时更长。目前对单圆双线隧道穿越易液化土层时周围土体动力响应与可液化性尚缺乏深入理解。本文以南京地铁10号线过江段江心洲站附近典型截面为例,基于多体动力学建立车轨耦合模型,获得列车动荷载,分别考虑了 4种典型会车工况,建立了列车-隧道-土体有限元模型,分析了单圆双线隧道周围土体动力响应,并采用正交试验进行了参数敏感性分析。获得以下结论:(1)直线段列车水平荷载的大小仅有竖向荷载的十分之一;在列车通过的时间内,车轮对钢轨定点的作用力呈现周期性变化。(2)在隧道地表、拱腰和基底下卧层等三个位置,土体竖向加速度都随距离的增加呈指数型衰减趋势,地表的水平加速度在距隧道中心线10m-25m之间存在一个放大区。(3)基底下卧层土体最大位移随深度呈线性减小趋势,考虑各工况下各深度位置最大竖向位移,会车8s工况最大,会车16s工况次之,会车12s工况再次,单车8s工况最小。基底土层最大超孔压随基底深度呈指数型衰减趋势;(4)粉细砂层内最大孔隙水压力与总应力比值小于1,因此本文算例单圆双线隧道基底粉细砂层不会发生液化。(5)基底土层的动力响应与列车自身条件(速度、载客量)、土体的阻尼比、弹性模量、重度及隧道埋深关系密切,土体的泊松比以及内摩擦角对动力响应的影响可以忽略。
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