Experimental Study on Dynamic Response of Upper Orthogonal Comprehensive Utility Tunnel under Subway Vibration

XIAO Di; DUAN Xu; LIU Wuchao; ZOU Yu; DONG Qi; YE Wanjun

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20220228001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Experimental Study on Dynamic Response of Upper Orthogonal Comprehensive Utility Tunnel under Subway Vibration

更新时间：2025-09-25

- Experimental Study on Dynamic Response of Upper Orthogonal Comprehensive Utility Tunnel under Subway Vibration
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 43, Issue 5, Pages: 1151-1159(2023)
- 作者机构：
  
  1.西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西西安 710054
  2.信电综合勘察设计研究院有限公司，陕西西安 710054
  3.陕西科技控股集团有限责任公司，陕西西安 710077
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20220228001
  CLC： TU411.93
- Received：28 February 2022，
  
  Revised：2022-05-24，
  
  Published：15 October 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
肖迪,段旭,刘武超等.地铁振动作用下上部正交综合管廊动力响应试验研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(05):1151-1159.

XIAO Di,DUAN Xu,LIU Wuchao,et al.Experimental Study on Dynamic Response of Upper Orthogonal Comprehensive Utility Tunnel under Subway Vibration[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(05):1151-1159.
肖迪,段旭,刘武超等.地铁振动作用下上部正交综合管廊动力响应试验研究[J].防灾减灾工程学报,2023,43(05):1151-1159. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220228001.

XIAO Di,DUAN Xu,LIU Wuchao,et al.Experimental Study on Dynamic Response of Upper Orthogonal Comprehensive Utility Tunnel under Subway Vibration[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(05):1151-1159. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220228001.

摘要

为揭示地铁振动荷载作用下上部正交管廊的动力响应规律，采用缩尺物理模型试验的方法，利用激振电机模拟地铁列车运行时产生的振动荷载，研究地铁隧道‑黄土地基‑综合管廊传播路径下地铁运行振动的传播规律及管廊结构的动态响应特征。试验结果表明：地铁运行产生的振动由隧道顶部向上部土体传播的过程中表现出先骤减后缓慢减小的规律，加速度响应主要集中于隧道上部40 cm（原型4 m）区间，动态土压力则在隧道顶与其上部管廊垂直间距80 cm（原型8 m）全段均有较明显的响应。上部正交综合管廊顶、侧、底板与周围土体的动态接触压力响应明显，并且在相同振动荷载作用下表现出相对稳定的比例关系。随着地铁振动荷载的增强，上部正交管廊的结构加速度响应逐步增强，而管廊结构与周围土体的动态接触土压力增长幅度更为显著。

Abstract

In order to reveal the dynamic response law of the upper orthogonal pipe gallery under subway vibration load， a scaled physical model test method was used to simulate the vibration load generated by subway train operation. The dynamic response characteristics of vibration propagation through the subway tunnel-loess foundation-integrated pipe gallery path were studied. Experimental results show that： the vibration generated by subway operation propagates from the top of the tunnel to the upper soil， showing a law of sudden decrease first and then slow decrease. The acceleration response is mainly concentrated in the upper 40 cm （prototype 4 m） section of the tunnel， while the dynamic soil pressure exhibits an obvious response throughout the entire section of 80 cm （prototype 8 m） vertical distance between the tunnel top and the upper pipe gallery. The top， side and bottom plates of the pipe gallery at the central position after the vibration propagates to the upper orthogonal pipe gallery have a strong influence， and show a relatively stable proportional relationship under the same vibration load. As the subway vibration load increases， the acceleration response of the upper orthogonal pipe gallery structure is gradually enhanced， and the increase of the dynamic contact earth pressure between the pipe gallery structure and the surrounding soil becomes more obvious.

关键词

Keywords

references

胡斌，王新刚，冯晓腊，等 . 武汉地铁某深基坑开挖对周边高架桥影响的分析预测与数值模拟研究［J］. 岩土工程学报， 2014 ， 36 （增2 ）： 368 - 373 .

Hu B ， Wang X G ， Feng X L ， et al . Analysis， prediction and numerical simulation of the influence of a deep foundation pit excavation on surrounding viaduct in Wuhan Metro ［J］. Journal of Geotechnical Engineering ， 2014 ， 36 （Sup 2 ）： 368 - 373 . （in Chinese）

何忠明，蔡军，王利军，等 . 地铁隧道爆破开挖引起地表位移沉降的数值模拟［J］. 中南大学学报（自然科学版）， 2015 ， 46 （ 9 ）： 3496 - 3502 .

He Z M ， Cai J ， Wang L J ， et al . Numerical simulation of surface displacement and settlement caused by blasting excavation of subway tunnel ［J］ Journal of Central South University （Natural Science Edition）， 2015 ， 46 （ 9 ）： 3496 - 3502 . （in Chinese）

董霜，朱元清 . 地铁振动环境及对建筑影响的研究概况［J］. 噪声与振动控制， 2004 ， 24 （ 2 ）： 4 .

Dong Sh ， Zhu Y Q . Research on subway vibration environment and its influence on buildings ［J］. Noise and Vibration Control ， 2004 ， 24 （ 2 ）： 4 . （in Chinese）

陈国兴，苏晓梅，陈斌 . 地铁列车运行引起的环境振动评价［J］. 防灾减灾工程学报， 2008 ， 28 （ 1 ）： 70 - 74 .

Chen G X ， Su X M ， Chen B . Evaluation of environmental vibration caused by subway train operation ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2008 ， 28 （ 1 ）： 70 - 74 . （in Chinese）

申跃奎 . 地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究［D］. 上海：同济大学， 2007 .

Shen Y K . Study on vibration propagation under subway excitation and vibration isolation of buildings ［D］. Shanghai ： Tong ji University ， 2007 . （in Chinese）

黄强，万灵，刘千斌，等 . 软土隧道地铁振动效应现场实测与数值分析［J］. 东南大学学报（自然科学版）， 2021 ， 51 （ 3 ）： 435 - 441 .

Huang Q ， Wan L ， Liu Q B ， et al . Field measurement and numerical analysis of subway vibration effect in soft soil tunnel ［J］. Journal of Southeast University （ Natural Science Edition ）， 2021 ， 51 （ 3 ）： 435 - 441 . （in Chinese）

Avci O ， Bhargava A ， Nikitas N ， et al . Vibration annoyance assessment of train induced excitations from tunnels embedded in rock ［J］. Science of the Total Environment ， 2020 ， 711 （ C ）： 1 - 11 .

Mouzakis C ， Vogiatzis K ， Zafiropoulou V . Assessing subway network ground borne noise and vibration using transfer function from tunnel wall to soil surface measured by muck train operation ［J］. The Science of the Total Environment ， 2018 ， 650 （ 2 ）： 2888 - 2896 .

石文博，缪林昌，陈艺南，等 . 软土层埋深对于地铁振动特性及传播影响规律研究［J］. 土木工程学报， 2015 ， 48 （增2 ）： 30 - 35 .

Shi W B ， Miao L C ， Chen Y N ， et al . Research on the influence of the buried depth of soft soil on the vibration characteristics and propagation of subway ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2015 ， 48 （ Sup2 ）： 30 - 35 . （in Chinese）

Xu R ， Li X ， Yang W ， et al . Field measurement and research on environmental vibration due to subway systems： A case study in eastern China ［J］. Sustainability ， 2019 ， 11 （ 23 ）： 1 ‑ 12 .

张谦，陈文化 . 地铁列车出、进站加、减速的轴向激励引起出平面振动［J］. 振动与冲击， 2016 ， 35 （ 24 ）： 96 - 101，127 .

Zhang Q ， Chen W H . Exiting plane vibration caused by axial excitation of acceleration and deceleration of subway train exiting and incoming station ［J］. Vibration and Shock ， 2016 ， 35 （ 24 ）： 96 - 101，127 . （in Chinese）

马晓磊，巴振宁，高愈辉，等，滨海软土地区地铁运营对沿线建筑物振动影响分析［J］. 岩土工程学报， 2019 ， 41 （增2 ）： 177 - 180 .

Ma X L ， Ba Zh N ， Gao Y H ， et al . Analysis of the impact of subway operation on the vibration of buildings along the coastal soft soil area ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2019 ， 41 （ Sup2 ）： 177 - 180 . （in Chinese）

Xin T ， Wang S ， Gao L ， et al . Field measurement of rail corrugation influence on environmental noise and vibration： A case study in China ［J］. Measurement ， 2020 ， 164 ： 108084 .

冯青松，王子玉，刘全民，等 . 双振源激励下地铁车辆段上盖建筑物振动特性［J］. 交通运输工程学报， 2019 ， 19 （ 4 ）： 59 - 69 .

Feng Q S ， Wang Z Y ， Liu Q M ， et al . Vibration characteristics of the superstructure of subway depot under excitation of dual vibration sources ［J］. Journal of Traffic and Transportation Engineering ， 2019 ， 19 （ 4 ）： 59 - 69 . （in Chinese）

楼梦麟，贾旭鹏，俞洁勤 . 地铁运行引起的地面振动实测及传播规律分析［J］. 防灾减灾工程学报， 2009 ， 29 （ 3 ）： 282 - 288 .

Lou M L ， Jia X P ， Yu J Q . Analysis of ground vibration measurement and transmission law caused by metro operation ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2009 ， 29 （ 3 ）： 282 - 288 . （in Chinese）

宋波，王希慧，李杨，等 . 地铁振动对邻近砖混结构住宅影响研究［J］. 土木工程学报， 2018 ， 51 （增2 ）： 48 - 53 .

Song B ， Wang X H ， Li Y ， et al . Study on the influence of subway vibration on neighboring brick-concrete houses ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2018 ， 51 （ Sup2 ）： 48 - 53 . （in Chinese）

Zhong H ， Qu D ， Lin G ， et al . Application of sensor networks to the measurement of subway-induced ground-borne vibration near the station ［J］. International Journal of Distributed Sensor Networks ， 2014 ， 2014（ 11 ）： 1 - 10 .

Dapeng Z ， Liangkai Q ， Yundian L . Analytical study on dynamic response of deep foundation pit support structure under the action of subway train vibration load： a case study of deep foundation pit of the New Museum Near Metro Line 2 in Chengdu， China ［J］. Shock and Vibration ， 2015 ， 2015（PT. 4 ）： 1 - 10 .

王田友，丁洁民，楼梦麟，等 . 地铁运行所致建筑物振动的传播规律分析［J］. 土木工程学报， 2009 ， 42 （ 5 ）： 33 - 39 .

Wang T Y ， Ding J M ， Lou M L ， et al . Analysis of propagation law of building vibration caused by metro operation ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2009 ， 42 （ 5 ）： 33 - 39 . （in Chinese）

潘昌实， Pande G N . 黄土隧道列车动荷载响应有限元初步数定分析研究［J］. 土木工程学报， 1984 （ 4 ）： 19 - 28，18 .

Pan C S ， Pande G N . Preliminary finite element analysis of train dynamic load response in loess tunnel ［J］. Journal of Civil Engineering ， 1984 （ 4 ）： 19 - 28，18 . （in Chinese）

黄庆祥 . 地铁列车振动荷载引起的隧道动力响应分析［J］. 路基工程， 2018 （ 4 ）： 161 - 165 .

Huang Q X . Dynamic response analysis of tunnel caused by vibration load of metro train ［J］. Subgrade Engineering ， 2018 （ 4 ）： 161 - 165 . （in Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Broadband and Efficient Simulation of Dynamic Response of Lined Tunnels under Dynamic Rupture of Dip‑slip Faults

Study on Dynamic Response of Gongzha Typical Anti⁃dip Rock Slope under Strong Earthquake

Study on Failure Paths and Dynamic Response Characteristics of Bridges under Earthquake‑induced Rockfall Cascading Disasters

Study on the Vibration Response Characteristics of Rammed Earth Sites under Train Load Excitation

Dynamic Response and Resistance Parameter Analysis of Underwater Blast-Resistant Door Structures under Explosive Shocks

Related Author

LIU Jiaqiao

LIU Zhongxian

MENG Sibo

CHEN Xudong

TANG Xuewu

WANG Chen

GUO Mingzhu

LI Pengfei

Related Institution

Tianjin Key Laboratory of Soft Soil Characteristics and Engineering Environment

School of Civil Engineering, Tianjin University

School of Civil Engineering, Tianjin Chengjian University

Institute of Geophysics, China Earthquake Administration

Department of Urban Construction, Beijing University of Technology

⁰