近年来,我国城市轨道交通得到了快速发展,地铁因其运量大、安全可靠、便捷准时等优点获得各个大中型城市的青睐。随着人们环保意识的提高,地铁运营产生的振动对环境的影响问题也越来越引起关注。开展对地铁引起的环境振动问题和治理措施的研究具有重要的社会意义和工程价值。本文针对地铁环境振动路径隔振措施采用现场实测、理论分析和数值模拟相结合的方式,对基于声子晶体带隙理论的周期性排桩隔振设计进行了研究,主要内容如下:(1)在固体物理学声子晶体理论的基础上,对周期性排桩结构的周期特性进行了分析。采用COMSOL有限元软件,建立了周期性排桩固/固物理场耦合仿真模型,对周期性结构的带隙特性进行了研究,提出了适用于地铁减振的周期性排桩结构模型。(2)通过对北京地铁某线盾构隧道普通道床结构进行振动测试,得到了钢轨、道床、隧道壁和地表距隧道中心线30m处的振动测试数据,分析得出地铁近场土层振动特征频率主要分布范围为40~80Hz。(3)分别对布拉格散射型周期性排桩的填充率、周期常数、基体材料的密度和弹性模量、散射体材料的密度和弹性模量,以及局域共振型周期性排桩的周期常数、包裹层厚度、芯体半径、散射体材料的密度和弹性模量、包裹层材料的密度和弹性模量、芯体材料的密度和弹性模量等影响因素进行了单因素影响规律分析,得出了主要影响因素,并通过正交试验及影响因素分析,提出了影响因素水平的综合排序。(4)分别提出了布拉格散射型和局域共振型周期性排桩设计的优化参数组合方案,方案在理想的周期性排桩布置情况下可分别获得49~69Hz和42.3~89.1Hz的带隙范围。(5)通过对方案参数下的周期性排桩带隙特性频率响应函数分析,验证了采用所提方案的周期性排桩设计具有较好的减振性能。周期性排桩结构具有固体物理学中声子晶体的带隙特性,通过调整排桩的结构形式和物理材料等参数可设计出合理的方案,可作为一种有效的城市轨道交通路径隔振措施。