高速铁路环境振动特性研究

在对我国高速铁路环境振动实测的基础上,分析了我国高速铁路环境振动特性。实测分析结果表明:对于350 km/h客运专线,高速动车组运行时铁路环境振动主频出现在40 Hz左右;对于250 km/h客运专线,高速动车组运行时铁路环境振动主频出现在25 Hz左右;货物列车运行所产生的铁路环境振动,其主频大多出现在12.5 Hz左右。地面环境振动传播规律为近场范围内距线路距离加倍,环境振动衰减2~3 dB。列车引起的地面振动随车速的提高而增大,与日本新干线的桥梁及其周围地面的振动进行的测试结果基本一致。     

路基碾压振动对周边环境影响的监测试验

压路机在基础设施建设中被广泛使用,由此带来的压路机施工振动对周边环境的影响问题日益突出。对某路基碾压施工场地的压路机施工振动对周边环境的影响进行了试验监测,分析了路基碾压振动速度、频率和持续时间对周边建筑的影响,并从Z振级和地震烈度的角度分析了振动对人身感受和建筑结构的影响。结果表明,路基碾压振动加速度峰值随距离增加快速衰减,其衰减公式为a=1657.85R-1.1。振动速度与频率对房屋影响较小,振动持续时间会对建筑产生一定影响。振动对居民生活和建筑物结构都存在一定的影响。最后,对受振动影响比较大的建筑物,提出通过开挖减振沟的方式来控制振动传播。     

岩溶地区地下连续墙成槽施工振动测试与分析

昆明地铁四号线某车站地下连续墙施工可能对相邻建筑物产生不利影响。基于实测数据,从加速度响应、速度响应和振动主频率方面,进行岩溶地区“抓—冲”结合工艺和“抓—铣”结合工艺地下连续墙施工的振动特性和振动衰减规律研究。结果表明：“抓—冲”结合工艺引起的加速度和速度响应相对强烈,其振动加速度峰值和速度峰值可由形如■的指数函数近似表达,且呈现近处衰减快、远处衰减慢的特性,当振源距大于20 m时,“抓—冲”工艺成槽施工对周边建筑物的影响在可接受范围内;通过对实测数据进行频谱分析,发现“抓—冲”工艺振源的振动频率为11.33 Hz,振动频率集中在1～40 Hz;“抓—铣”工艺振源的振动频率为17.48 Hz,振动频率集中在5～30 Hz。     

大断面高铁隧道掘进爆破振动传播规律研究*

为研究隧道爆破掘进振动规律并合理控制爆破振动危害,对京张高铁大断面南口隧道爆破掘进过程进行实时监测,并对监测结果进行线性回归分析,求得3个监测方向的场地系数K和衰减系数α值以及爆破振动峰值速度衰减回归方程,通过FFT法计算出主振频率和爆破振动波的振动频率范围,利用ANSYS/LS-DYNA对爆破工程进行数值模拟。结果表明:喷锚支护和监测方向对爆破振动衰减回归分析影响较大;主振频率和爆破振动波的振动频率分布范围为50~300 Hz,无需考虑周边建筑共振情况,与周边古建筑和临近隧道的最小安全距离分别为147 m和12 m;数值模拟与实际结果对比发现二者振动峰值略有差别但整体趋势基本相同,证明建立模型的有效性。     

成渝高速铁路地面三向振动总值特性分析

为研究高速铁路地面三向振动总值特性,选择成渝高速铁路某路堤段和桥梁段进行了现场地面三向振动测试,分析了振动总值随距离的变化特性。结果表明,路堤段和高架桥段计权和未计权振动总值均随距离增加而近似呈负指数衰减,近场衰减快,远场衰减缓慢;路堤段和高架桥段计权振动总值与Z振级随距离的变化规律类似,且近场两者之间的差值较小,当评价高速铁路运营振动的环境影响时,近场可用Z振级近似代替计权振动总值。     

雷击石油钻机井架电磁脉冲危害研究

为了分析雷击井架产生的雷电电磁脉冲(LEMP)危害,基于MTLL雷电回击模型,采用时域有限差分法(FDTD)仿真计算了100kA强雷电雷击钻机井架产生的LEMP.结果表明,水平电场在地面以上受地面反射影响波形变化很大,而地面以下波形变化不大,主要是幅值的变化;垂直电场地面上下的幅值差别非常大,地上的波形随高度的增大差别不大,地下的波形第一个峰值随深度的增大而减小,由于反射的影响,第二个峰值随深度的增大反而有所增大;水平磁场的变化比较规则,地上的水平磁场受高度的影响较小,仅随距通道距离的增大而减小,地下的水平磁场随深度的增大,幅度有所衰减,波形趋向平滑;在地上l0m,距离雷电通道10m处的水平电场峰值达到了150 kV/m以上,垂直电场峰值达到了200kV/m以上,水平磁场峰值达到了2000A/m以上,如此强大的电磁脉冲对钻机的防雷设计是一种严峻考验.     

地下洞室及其围岩爆破地震安全监测与动力分析

基于地下洞室及其围岩的爆破震动安全监测,通过质点振动速度峰值及其卓越频率分析,论述爆破地震波的传播规律以及地下洞室与围岩爆破地震作用下的动力特性,并对爆破地震安全监测与分析结果进行解释与原因探讨。通过大量监测数据的回归分析,得出质点振动速度峰值与爆破药量和距离及环境条件的关系式,并在分析三者关系的基础上指出,近爆破点区域的爆破地震波衰减速度明显大于较远区域,爆破引起的质点振动速度峰值的卓越频率集中在以45Hz为中心的15~75Hz范围值。质点振动速度峰值及其卓越频率与爆破规模与环境的几何因素密切相关,介质本身的物理几何特性是爆破地震波衰减的主要影响因素之一。     

隧道掘进爆破振动对围岩影响的HHT分析

为了探究隧道掘进爆破振动信号在围岩等级改变处的传播衰减特性,以新建铁路北京至沈阳客运专线（辽宁段）TJ-1标三棱山隧道为工程背景,采用理论分析与现场试验相结合的方法,基于TC-4850监测试验数据,对爆破质点振速时程曲线进行EMD分解和Hilbert变换。依据测点3个方向的边际谱和瞬时能量谱,分析爆破振动能量在时域和频域的分布规律,进而可以得出各频带的能量百分比以及总能量与距离的关系曲线。通过分析地震波信号沿隧道围岩传播衰减性质可以得出:爆破振动能量在频域上分布具有各向异性,而且在垂直方向上具有数量比例高、所占频带低的特点;隧道掘进爆破振动总能量在围岩等级改变处出现“断崖式”衰减,且在Ⅳ级围岩中相对衰减率更高,衰减更为迅速。     

垂直支管位置对等径三通管内爆炸气流及流场的影响分析

三通管支管位置变化影响管内爆炸气流分布及爆炸后果，为研究其影响规律，构建等径垂直支管三通管道模型，通过数值模拟和试验测试，计算和分析爆炸气流传播、流场变化、速度峰值及压力峰值规律。结果表明：在垂直支管B与水平支管C长度相同的工况下，C内的速度峰值整体大于B,两支管内的最大气流速度峰值均出现在分岔处，为228 m/s,比A管小26.7%;初次点火正向气流传播和末端反射的正向传播气流均会导致三通处流场气流旋涡、强湍流动能区域和速度峰值；支管位置不同工况下，三通管内气流速度峰值最大值均出现在水平管内；垂直支管内气流速度峰值随监测点距离增加均呈下降趋势，垂直支管内速度峰值与压力峰值呈现明显的反比关系。     

高速铁路钢轨波磨对沿线声环境的影响

针对铁路钢轨异常波磨问题,在某高铁线路两侧对未发生异常波磨和发生波磨路段进行了噪声测试。发生波磨与未发生波磨区段的测试对比结果表明:(1)对于300 km/h动车组,动车组通过时段的等效声级远轨侧前者比后者增加2~4 dB(A),近轨侧前者比后者增加5~7 dB(A);315 Hz及以下的低频噪声基本不发生变化,在630 Hz、1 250 Hz处出现增量峰值,峰值增量接近10 dB(A)。(2)对于250 km/h动车组,动车组通过时段的等效声级变化不明显[1.0 dB(A)以内];315 Hz及以下的低频噪声基本不发生变化,在500 Hz、1 000 Hz处出现增量峰值,峰值增量2~3 dB(A)。(3)根据理论计算,对于250 km/h动车组,一阶振动频率约在490 Hz左右;对于350 km/h动车组,一阶振动频率约在600 Hz左右,与现场噪声峰值出现频率的实测结果非常接近。     

节理充填岩体爆炸应力波传播规律模型试验与应用研究

为研究节理厚度对爆炸应力波传播影响规律,以工程现场揭露的红黏土为充填介质,制作含节理爆破模型,开展不同厚度节理爆破模型试验,并对现场试验爆破参数进行优化。研究结果表明:节理充填介质延长了爆炸应力波传播时间并吸收了部分应力波,应力波衰减速率为2.225~4.188 MPa/mm,滞后时间0.1~0.15 μs/mm;节理对不同方向的应力波吸收程度不同,横向应力的衰减速率大于纵向应力的衰减速率,二者均随节理厚度的增加呈线性衰减。爆破参数优化应控制炮孔至节理面的距离、减小装药量,周边孔宜采用空气间隔分段装药。     

不同曲率弯曲巷道弯角近区爆炸冲击波传播特性研究

为研究爆炸冲击波在不同曲率弯曲巷道弯角近区的传播规律,采用有限元方法建立爆炸模型,分析爆炸冲击波传播特性及其变化过程。研究结果表明,弯曲角度改变了巷道内冲击波超压分布,巷道内爆炸冲击波是巷道壁面反射叠加增强作用与传播距离衰减效应综合作用的结果,在爆源近区反射叠加作用占主导地位,使峰值压力出现极值;随着传播距离的增加,冲击波衰减占主导地位,峰值超压随距离呈现为线性衰减。     

分岔管道阻塞条件下对瓦斯爆炸压力影响的试验研究

为了进一步探究瓦斯爆炸压力的传播特性,搭建拱形60°单分岔管道瓦斯爆炸试验平台.在支管道内分别增加阻塞率为20％、40％、60％的拱形环状阻塞板,阻塞率为40％的矩形和圆形通道阻塞板.监测不同位置处测点的压力变化,研究瓦斯爆炸时拱形单分叉管道内测点的压力峰值变化特性,定性分析阻塞板对分叉前管道内不同测点最大压力的影响.结果表明:随距离增加,管道内的测点最大压力呈先增大后减小的变化趋势;在没有阻塞板的条件下,传播管道内瓦斯爆炸的最大压力出现在8 250 mm处,且大于增加拱形环状阻塞板条件下8 250 mm处的压力峰值;随拱形环状阻塞板阻塞率增加,8 250 mm处的最大压力呈现先增加后减小的变化趋势,阻塞率为20％～40％时,8 250 mm处测得的压力峰值变化较小;对比阻塞率60％时与没有阻塞板条件下最大压力,4号测点压力减小40％以上;在支管增加阻塞板,阻碍了管道泄压,在管道11 250 mm、12 200 mm处的压力峰值均大于没有阻塞板条件下压力峰值;圆形通道阻塞板和矩形阻塞板条件下管道内最大压力出现在6 750 mm处;阻塞率为40％时,矩形阻塞板对瓦斯爆炸管道内最大压力的减小最明显.     

基坑机械拆撑振动对邻近历史建筑的影响

深基坑混凝土支撑结构破碎拆除时产生的施工振动会引起坑周一定范围内的地面振动,当基坑紧邻需要保护的历史建筑时,对振动的影响评估与控制显得尤为重要。通过对古旧建筑物密集的苏州市老城区深基坑工程的机械拆撑振动实测,讨论了振动波传播途径、频谱与时域特征和衰减规律。根据基坑拆撑振动波的传递特点,提出了拆撑振动在坑外地表传播的衰减方程。讨论了基坑拆撑振动对周边历史建筑的影响范围。结果表明:机械拆撑振动主频为破碎锤冲击频率的倍频,提出的振动衰减方程能够较好地描述坑周地表振动传播规律,可用于预测对周边建筑物的影响。机械拆撑施工时,对于保护性历史建筑,距离基坑的最小安全距离为24.5 m;对一般振动敏感、具有保护价值的建筑,最小安全距离为4.8 m。     

大功率振动压路机对涵洞振动影响的试验研究

鉴于大功率振动压路机在路基填筑施工时对地下涵洞等结构物的振动影响较大,测试不同碾压工况时涵洞各测点的振动加速度,来分析涵洞各部位的振动变化特性,以便提出适合于大功率振动压路机碾压涵洞上部填土的施工方案。结果表明:压路机垂直涵洞轴线行驶时,涵洞侧壁的振动从上至下依次减小,近距离时顶板侧边的振动大于顶板中部,强振碾压的安全距离为2 m;压路机在涵洞3 m之外平行涵洞轴线方向行驶时,涵洞侧壁和顶板的振动加速度均小于安全阈值;压路机的振动传播具有方向差异性,沿行驶方向的纵向振动大于垂直行驶方向的横向振动。提出盖板涵顶部回填1 m后的碾压方案为:涵洞2 m以外,可采用大功率振动压路机强振碾压;涵洞2 m以内,可采用大功率振动压路机弱振或其他小型压实机械碾压。     

地面爆炸地震波的演化及频率特征

对地面爆炸所诱发的地震波进行试验测试,并依据测试结果对其时空演化和频率特征进行了分析。地面爆炸地震波R波前沿陡峭,具有冲击特征。随着距离的增大,质点振动时间逐渐拉长,P、S波逐渐明显且高频分量逐渐增加。P、R波的初振方向在一定距离上发生翻转,原因可能为震源临近区域初振方向由震源函数决定,而远离震源处初振方向由震源函数对时间的导数决定。由于地表有疏松覆盖层,P、S及R波均发生频散现象。频域分析表明,地面爆炸地震波的优势频率带均在5～30 Hz,高于天然地震波。随着距离的增大,某些优势频率成分衰减很快,导致优势频率带发生分裂。     

W_k与Z计权曲线对铁路环境振动测试结果的影响分析

我国拟颁布的最新《环境振动标准》与现行《城市区域环境振动标准》分别采用不同的频率计权曲线,新标准采用的Wk计权曲线相对于现行标准的Z计权曲线降低了1~4 Hz范围振动的影响权重,提高了5~80 Hz振动的影响权重。结合不同测点的振动频谱,分析了2条计权曲线对振动测试结果的影响。结果表明,Wk与Z计权曲线对振动结果的影响主要受测点振动能量分布的控制,若测点振动能量主要集中在5~80 Hz内,则Wk计权Z振级大于Z计权Z振级;若振动能量在1~80 Hz内分布比较均匀,则2条计权曲线对振动结果影响较小。对铁路环境振动,若新标准采用与原标准相同的昼夜振动限值,则近场新标准限值比原标准更严苛,但远场新标准的限值可能不会更严苛,反而可能更宽松。     

大尺度管道中煤粉爆炸的试验研究

煤粉爆炸传播特性的试验研究对于深入了解和预防矿井煤尘爆炸事故有重要意义。利用自制的长29.6 m,内径199 mm的试验管道,对煤粉-空气混合物爆炸压力波传播过程进行试验研究。采用压电传感器测量压力信号,得到爆炸压力波沿管道传播过程中不同测点处的压力时间历程曲线,探讨煤粉粒度和浓度对其爆炸超压的影响规律。结果表明:煤粉-空气混和物在弱点火条件下能够实现粉尘火焰的形成和传播。煤粉爆炸压力波传播过程中速度为400~430 m/s,峰值超压为68~72 kPa。煤粉爆炸峰值超压随着煤粉粒度的减小而增大,但煤粉粒度对其爆炸峰值超压的影响程度随着浓度的增加将逐渐减弱。     

喷吹压力与喷吹距离对长滤袋清灰效果的研究

为了得到长滤袋的最优化设计,自建脉冲喷吹试验装置,采用QSY8135型压力传感器测试长滤袋(直径160 mm×长6 000 mm涤纶针刺毡)的侧壁压力峰值和峰值达到时间。结果表明:长滤袋脉冲清灰效果达到最优化时的喷吹压力为0.1~0.3 MPa,喷吹距离为200mm;侧壁压力沿滤袋长度方向的总体变化规律为先增大后减小,到达滤袋底部又增大,侧壁压力峰值在滤袋1 m处达到最大;侧壁压力峰值到达时间沿滤袋长度方向的总体变化规律为在0~4 000 mm时增加,在4 000~6 000 mm时减小;沿滤袋长度方向的平均侧壁压力峰值为(喷吹压力为0.1~0.3 MPa)2.076 8 k Pa、3.292 1 k Pa和4.325 2k Pa。     

厦门云顶隧道爆破监测与分析

通过对厦门市云顶隧道爆破振动的监测与分析,确定了爆破振动引起的地表质点振动速度峰值与比例药量之间的经验公式。得出了地表质点振动主振频率主要集中在低频段;当存在一定厚度的表土层时,主振频率随距离的增加而减小的趋势并不明显;总体上存在主振频率随距离的增加而往下降的态势;不同距离的振动速度主频呈现出不同的分布趋势,同时,不同距离的振动速度主频表现出分布范围的集中程度不同。笔者提出了沿垂直方向、水平径向和水平切向振动时不同距离地震波衰减规律的经验公式。