地鐵變頻荷載循環作用下飽和軟黏土累積塑性變形

地鐵運行的線速度并非恒定不變，列車在車站附近具有一個減速-停站-加速的過程.地鐵進出站時的變速運動不僅會產生水平應力，還會引起變頻循環荷載，從而給地基土的變形產生一定的影響.

國內外針對地鐵變速移動的振動問題的研究有：Michaltsos理論分析了單雙軸變速荷載作用下簡支梁的動力響應.盧正等采用半解析方法求得變速移動荷載下黏彈性地基板的振動響應.張楠等采用車輛結構耦合的方法研究了制動力作用下的結構動力響應.張謙等對進站時引起的柱面縱向振動和振源特性進行解析分析，得到了列車在進站方向上振動響應的變化規律.He使用數值模擬的方式對不同加減速下移動地鐵軌道振動進行了模擬.張謙等使用柱面波解析法研究出、進站兩種情況的波動差異，并分析了地鐵列車運行加速度和速度、土層模量、隧道尺寸及埋深等因素對振動反應的影響.陳文化等采用解析法分析了地鐵進、出站時引起土層振動差異性和空間振動特性.可以看出，針對地鐵變速移動的振動問題大多采用解析或數值模擬的方法對軌道或地基動力響應進行研究，而對地鐵站附近地基土累積應變的研究相對較少.

地鐵站附近區域也是地鐵工程防治的重點，研究地鐵站附近的地基土的累積塑性變形特性有助于對該區域內軌道基礎變形的控制，確保地鐵運行安全.為此，本文通過對土體進行傾斜削樣并配合使用GDS動三軸(型號DNYTTS, GDS儀器設備有限公司)進行不排水動力測試的方法來模擬地鐵進出站荷載，對不同進出站距離、進出站加速度、動應力幅值及固結圍壓對南京飽及軟黏土累積塑性變形的影響進行研究.

1 荷載工況

以長江三角洲地區地鐵運行為研究對象，南京地鐵3#線運行特征如圖1所示.圖中：為地鐵列車進出站加速度；為地鐵列車進出站速度；為地鐵列車運行時間；為地鐵運行里程.

家訪過后的一星期內，筆者仍然與姜晨的家長聯系交流。在雙方的齊抓共管下，姜晨有了明顯的進步，速度快了，作業也及時完成了，還能騰出時間來看課外書。筆者及時給予表揚和鼓勵，并讓其談談其超越了多少時間，心情是怎樣的，從他的回答中筆者感受到他已經嘗到速度快的甜頭了。家長看到孩子的變化非常高興，也從中嘗到了家校聯系的甜頭，現在都主動聯系教師了。

地鐵列車在一個站間的運行狀態主要有“恒定加速-惰行-變力矩牽引-小級位制動-惰行-制動-停車”7個階段.國內普遍地鐵出站加速度為0.83～1.03 m/s，進站減速度為0.50～0.60 m/s.列車在臨近地鐵站的區域，列車大致處于一個恒定的加速或恒定減速的過程.可以將這個穩定加減速運行過程所影響到的區域稱為地鐵進出站區間.

通過比較可知，未經預處理、減壓干燥法、液氮凍干法、凍干法預處理的枸杞子原料，粉碎后測定的各特性量值均符合要求。

國產地鐵主要有3種型號，南京地鐵以國產地鐵C型車為主，6節車廂編成一趟班組，其列車尺寸如圖2所示.地鐵列車每次進出站時，不僅會因其自身的12組車輪擠壓枕木從而引發相同次數的變頻豎向循環荷載， 還會因其自身的加速度給土體施加水平切應力.將土體經歷一趟列車進出站所產生的規律性的變頻循環荷載定義為經歷1次進出站振動循環.

2 試驗

2.1 試驗材料

使用南京市原狀飽和粉質黏土進行試驗，該土層為河漫灘相沉積，是一種含水率高、壓縮性高、孔隙率大、強度低、靈敏度高的飽和軟黏土土層.試驗所用的原狀軟黏土取樣于南京市鼓樓區上元門地鐵站附近，取樣深度為10 m，采用鉆孔取樣的方式進行.鉆孔采用XY-1型百米油壓鉆機進行施工，110 mm 鉆具鉆進，軟黏土層設置井管護壁，護臂管管徑110 mm，長度3.0～5.0 m.飽和軟黏土使用直徑85 mm的薄壁取土器通過靜壓的方法進行取樣.原狀飽和軟黏土的巖土工程性質如表1所示.

2.2 試驗方案

動三軸的試驗研究大多使土樣在豎直方向上進行受荷振動，這種土體的受荷形式不能有效地模擬地鐵進出站加速度產生的水平切應力.根據荷載工況對土體進行傾斜切削制樣，試驗時可以通過對試樣主應力的控制，以等效土體豎直方向上的壓應力與水平方向上的切應力，從而有效地模擬土體在地鐵進出站荷載下的應力狀態.試驗通過對土體進行傾斜削樣，并配合使用GDS動三軸系統進行不排水動力測試以模擬地鐵進出站荷載工況.地鐵運動引發豎向應力幅值與水平切應力應滿足：

(1)

式中：為重力加速度.

后來我們才注意到旁邊那只枕頭上有人頭壓過的痕跡。我們當中有一個人從那上面拿起了什么東西，大家湊近一看--這時一股淡淡的干燥發臭的氣味鉆進了鼻孔—-原來是一綹長長的鐵灰色頭發。

進出站時地鐵的運動狀態直接影響土體受荷形式.根據現場監測數據和理論計算結果，使用變頻組合正弦波類型的曲線可有效模擬地鐵進出站時引發的地鐵變頻振動荷載.由于進出站區間內地鐵列車大致處于一個恒定的加速或恒定減速的運動狀態，則進出站區間某時刻列車車頭距停站點的距離為

(2)

式中：為列車車頭距停站點的距離；為出站區間地鐵開出運行時間或進站區間地鐵距停站還需的時間差.

1.2調查方法:一是到追栗鎮衛生院看病的農民病人及家屬隨機抽取調查。二是趕集天到街頭隨機抽取趕集的農民調查。三是隨機抽取兩個自然村入戶調查。自行編制《農民無償獻血知曉率調查表》,調查內容包括:一般資料(年齡、性別、文化程度);有無獻血史;無償獻血的認知;無償獻血的好處;獻血對身體是否有無害;血液生理知識;無償獻血的相關政策;

如圖2所示，每一節車廂前后都對稱分布著兩個列車車輪組.一趟列車的荷載曲線可分解為3種類型的正弦式荷載的重復疊加曲線：① 第1節/最后一節車廂不連續車輪組的荷載類型；② 同一節車廂前后兩輪組之間的荷載類型；③ 前一節車廂后輪組與后一節車廂前輪組之間的荷載類型.根據車廂的尺寸，可以計算得到該點在相應荷載區間內的相對位置′：

(3)

式中：為該點距停站點的距離；為同一節車廂前后兩組車輪之間的間距，對于國產C型車，=15.7 m；為同一節車廂前后兩組車輪之間的間距，國產C型車=7.1 m.

倘若某時刻該點處于同一車廂前后2組車輪之間，荷載曲線模擬為

“不焚燒秸稈，不砍伐樹木，生產出來的板材不含甲醛，讓千家萬戶百姓都受益?！闭f起利用秸稈板材制造家具，荊門萬華生態家居有限公司總經理黨鵬說，作為目前全球規模最大的零甲醛秸稈板材生產企業，公司自主研發生產的以“禾香”為品牌的零甲醛人造板獲得國內外市場的認可。

=cos (2π′)+

(4)

式中：為某時刻的列車荷載動應力值；為地鐵荷載的附加動應力基準值.

若某時刻該點處于前一節車廂后輪組與后一節車廂前車輪組之間時，荷載曲線模擬為

(5)

產生上述現象的原因是：距離地鐵站越近，地鐵平均運行速度越慢，運行速度慢的列車全車經過某點所需的時間更長.這就使得相同條件下距地鐵站更近的列車荷載對土體產生的沖量更大.沖量大的工況土體應變速率更快，也就造成了土體前期變形發展地更迅猛.同時，對于軟黏土這種黏塑性材料來說，沖量可以致使塑性變形增大.另外，地鐵運行至距地鐵站40～70 m時，其產生的低頻振動恰巧與軟黏土自身固有頻率(1.3 ～1.4 Hz)相吻合，列車荷載與土體會產生微小的共振.共振效應在一定程度上加劇了距地鐵站50 m左右的土體變形.綜合以上原因，最終產生了距地鐵站近的土體累積塑性變形量較大的現象.

(6)

式中：為列車駛入或離開的影響區間長度，本文近似采用=來模擬.

相關企業運用場景完成商務拓展并找到連接點，形成互補的跨界品牌，帶動新的用戶群，而跨界的深度則很大程度影響著新用戶量，也成為創新品牌定價的關鍵。

設計意圖： 再次利用血液報告單直觀地說明內環境的穩態是可變卻又相對穩定的。通過學生舉例穩態及穩態失調的例子，總結出內環境保持相對穩定的意義。同時，引導學生關注人體內環境維持穩態與人體健康的關系，倡導健康的生活方式。

(7)

(8)

(9)

不同進出站加速度條件下，軟黏土在 5 000 次進出站變頻荷載循環作用下的累積塑性豎向應變值如圖9(a)所示.由圖9(a)可知，加速度大的工況產生的累積塑性豎向變形值更大.加速度越小，其對豎向變形的影響程度越明顯.不同進出站加速度條件下，軟黏土在 5 000 次進出站變頻荷載循環作用下的累積塑性切應變如圖9(b)所示，易知，加速度越大，土體剪切變形越大.由于地鐵進站“減速度值”大于出站“加速度值”， 這也表明進站區間的豎向變形值大于出站區間，剪切變形值小于出站區間.

南京市隧道的埋深為10～15 m，地下水的埋深為 0.5 ～1.2 m，地鐵荷載豎向應力基準值大約為 30 kPa，豎向荷載的應力幅值為10～20 kPa.由于進出站加速度相較于重力加速度要小得多，這就使得地鐵列車荷載引起附加應力的Δ<1%Δ.試驗忽略對地鐵列車荷載引起的附加圍壓應力Δ的控制，采用單向激振等壓固結的方式進行試驗.本文選取圍壓250 kPa、反壓125 kPa、列車荷載豎向應力基準值30 kPa、列車荷載豎向應力幅值15 kPa的工況為基準試驗組，設計試驗方案對距地鐵站距離、進出站加速度、動應力幅值、固結圍壓′等對軟黏土累積變形特性的影響進行探究，試驗方案如表2所示，A試驗組設計為地鐵進站荷載工況，B試驗組為地鐵出站荷載工況.

以B4～B6為例，其動三軸軸向附加應力時程曲線如圖5所示.

最后采用差分的方法將一趟列車的模擬荷載差分成0.01 s間隔的數據集.并將一趟列車的所有差分結果作為一組荷載振動輸入動三軸的自定義荷載模塊，從而完成對變頻荷載的控制.

2.3 試驗過程

首先將土樣傾斜削樣，控制土體傾斜角度并制成直徑38 mm、高72 mm的三軸試樣.然后將試樣安裝在三軸壓力室內使用反壓進行飽和，當孔隙水壓力系數達到0.98時，飽和完成.試樣等壓固結 24 h后，施加軸向動荷載，試樣經歷進出站循環 5 000 次或軸向應變達到15%時認為試樣破壞時，試驗結束.

企業以電子信息為媒介，對財物監控采用了新的管理模式，使得企業成本大大降低。同時，非結構化處理的模式利于企業將數據直接傳送到財務信息系統中心進行勘測，促進了財務管理的集中化。高級管理人員由此掌握了財務的控制權力，根據市場變動，及時做出調整。

動三軸試驗控制地鐵荷載影響的軸壓增量Δ、圍壓增量Δ及試樣的斜削角度(見圖3)應滿足：

3 試驗結果

3.1 進出站距離對累積塑性變形的影響

圖7(a)所示為不同進出站距離下軟黏土累積塑性豎向變形與進出站次數()的關系曲線，圖7(b)所示為不同進出站距離下軟黏土累積塑性剪切變形與進出站次數的關系曲線.由圖7可知，不同進出站距離，地鐵進出站荷載下軟黏土累積塑性應變曲線特征都大致相同，應變曲線大致可劃分為3個發展階段：① 初始階段.應變爆發式增長，在短時間內便產生了較多的塑性應變累積；② 中期階段.塑性應變增長速率隨進出站振動循環次數的增多而降低；③ 穩定階段.當進出站振動循環次數到達600～1 200 次時，土體進入應變穩定階段，該階段土體累積塑性應變變化較小.同時，距地鐵站越近，土體進入逐漸穩定階段所經歷的進出站次數越少.進站區間的土體能更早進入逐漸穩定階段，特別是切應變的發展.這說明，進出站區間內的土體，不論是豎向應變還是剪切變形在地鐵運行初期增長速率最大.地鐵運行初期是工程地質災害防治的重點.隨著振動荷載的不斷施加，土體逐漸趨于密實，應變速率減小.

“用曲的話來說，這難道不是老公的義務嗎？但這打死也不能說。Y反復強調，S跟她說過的，跟曲的婚姻沒有愛情，也幾乎沒有性生活，曲對S沒有熱情，而S也不渴念她的身體——就是因為這句話，Y才決定跟他好的，否則，她還搞什么呢，絕不會讓S碰她?！?/p>

(10)

=(+)sin 2

(11)

式中：為動三軸測試時試樣的軸向應變；為土體的動泊松比，可以由工程場地波速測試得到.

進出站區間內不同位置地鐵運行速度不同，這使得軟黏土受到的振動荷載形式不同，從而進一步影響土體的變形特性.通過動三軸試驗結果，可以還原出地鐵進出站荷載下引發的土體豎向應變和切應變示意圖(見圖6，圖中為最小應變；為地鐵進出站荷載下在水平面上的切應變)：

不同進出站距離，軟黏土在5 000次地鐵進出站變頻荷載循環作用下的累積塑性應變如圖8所示.由圖8可知，進站區間的豎向應變普遍大于出站區間，而切應變普遍小于出站區間.距地鐵站距離越近， 土體累積塑性變形越大.對于實際工程而言，距地鐵站較遠區域的土體變形重點防治階段持續的時間長.距地鐵站較近的區域土體最終變形量大.同時，工程應更加注重進站區間的災害防治.

保護文化遺產而采取的措施被認定為征收行為之后，賠償標準的確定卻沒有統一的適用標準，在目前的主導模式下，與文化遺產有關的投資爭議大都由ICSID裁決，本質上是在國際投資法的領域里解決文化遺產法的問題，并沒有充分考慮到文化遺產的特殊性，因此仲裁結果有可能會加重東道國的經濟負擔，不利于東道國對文化遺產進行全面充分的保護。

此外，列車頭節車廂與最后一節車廂不具有相鄰節車廂，荷載曲線模擬為

3.2 進出站加速度對累積塑性變形的影響

制樣時使用傾斜削樣裝置嚴格控制傾斜角度，削樣裝置、削樣操作示意如圖4所示.

產生上述現象的原因是：地鐵進出站加速度越大，相同位置地鐵運行速度越快.高速運行的列車所產生的高頻振動使得土體豎向變形更大.對于土體剪切應變來說，地鐵加減速所產生的切應力對其影響更直接、影響程度更深.試驗結果也表明土體的剪切變形與地鐵加速度基本具有正相關關系.

3.3 動應力幅值對累積塑性變形的影響

不同動應力幅值條件下，軟黏土在 5 000 次進出站變頻荷載循環作用下的累積塑性豎向應變值、切應變值如圖10所示.由圖10可知，在進出站區間內，荷載的動應力幅值越大，土體的累積塑性豎向變形越大，累積塑性剪切變形也越大.即較高的動應力幅值更易使土體發生更大的塑性變形.

4.3 論文集中的析出文獻：[序號]析出文獻主要責任者.析出文獻題名[C]//原文獻主要責任者.原文獻題名.出版地：出版者，出版年：析出文獻起止頁碼.

3.4 圍壓對累積變形的影響

不同固結圍壓下軟黏土在 5 000 次進出站變頻荷載循環作用下的累積塑性豎向應變、切應變如圖11所示.結果表明，土體固結圍壓越大，土體的累積塑性豎向變形越小，剪切變形也越小.固結應力大的土體抵抗變形的能力強.

4 累積塑性應變模型

雙曲指數模型是一種針對長江三角洲地區軟黏土在循環荷載下長期變形的預測模型，其累積塑性應變與循環次數的關系為

(12)

式中：為累積塑性應變；為循環振動次數；、、分別為表征積累變形速率、第一次循環荷載作用后土體的變形量、土體最終變形量的試驗參數.

在進出站荷載工況下，將循環振動次數替換為進出站次數，使用雙曲指數模型進行擬合，擬合結果如表3所示.由表3可知，擬合相關系數均在0.985以上，擬合效果良好，即雙曲指數模型能有效地模擬進出站荷載下軟黏土累積塑性變形的發展規律.

5 結論

本文通過傾斜制樣并使用動三軸對進出站作用下軟黏土的累積塑性變形特性進行研究，得到如下結論：

(1) 進出站變頻荷載循環作用下軟黏土累積塑性應變曲線可大致劃分為爆發增長-較快增長-逐漸穩定3個階段.地鐵運營初期土體形變速率較高，是工程地質災害防治的重點.

(2) 距地鐵站越近，土體進入逐漸穩定階段所需的進出站次數越少，土體豎向沉降越大，剪切變形越小.距地鐵站遠的區域土體快速增長階段持續的時間長，距地鐵站近的區域土體最終沉降量大.

(3) 進出站區間內地鐵加(減)速度值越大，土體豎向變形越小、剪切變形越大.進站區間土體沉降變形、出站區間土體水平位移更為明顯.

(4) 地鐵荷載動應力幅值越大，土體的累積塑性變形越大.

(5) 進出站區間內土體的固結應力越大，其抵抗荷載變形的能力越強.