孟玉山， 趙大威， 劉 杰， 劉晶磊*

(1.河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院， 張家口 075000； 2.張家口市金石巖土工程技術(shù)有限公司， 張家口 075000)

隨著軌道交通的快速發(fā)展，城市建設(shè)的突飛猛進(jìn)，地鐵、高鐵等軌道形式也隨之快速崛起，在城市中形成了一道亮麗的風(fēng)景線。但是振動(dòng)污染問(wèn)題也隨之而來(lái)。因此解決振動(dòng)問(wèn)題帶來(lái)的公害污染已成為當(dāng)前急需解決的重要問(wèn)題之一[1-2]。中外學(xué)者對(duì)此開(kāi)展了大量的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值分析。Woods[3]最早進(jìn)行空溝隔振效果實(shí)驗(yàn)研究，得出了空溝幾何因素對(duì)于隔振效果的影響；Aviles等[4]通過(guò)數(shù)值分析方法研究了單排樁對(duì)振動(dòng)波的阻隔問(wèn)題，指出樁的剛度越強(qiáng)，隔振越好；Kattis等[5]采用三維頻域邊界元法用排樁代替了溝槽，并通過(guò)參數(shù)化分析得出了關(guān)于排樁隔振效果的結(jié)論；徐長(zhǎng)節(jié)等[6]構(gòu)建了飽和土中夾水混凝土復(fù)合隔振屏障計(jì)算模型，通過(guò)引入勢(shì)函數(shù)對(duì)隔振屏障的隔振效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隔振效果與入射波入射角度有一定關(guān)系；時(shí)剛等[7]針對(duì)均質(zhì)飽和地基中單排樁遠(yuǎn)場(chǎng)被動(dòng)隔振問(wèn)題，利用Green函數(shù)與邊界元法分析了半空間的動(dòng)力問(wèn)題；柴華友等[8]基于理論分析以及數(shù)值計(jì)算對(duì)表面波普進(jìn)行分析，結(jié)果表明與振源相對(duì)的場(chǎng)地溝槽反射的瑞利波會(huì)使測(cè)點(diǎn)的向速度與波長(zhǎng)出現(xiàn)擾動(dòng)；夏唐代等[9]采用Fourier-Bessel函數(shù)系的級(jí)數(shù)展開(kāi)表達(dá)式來(lái)研究彈性波入射下的多重散射問(wèn)題，并闡述了雙排樁屏障的隔振性狀；高廣運(yùn)等[10]通過(guò)建立列車(chē)-軌道-群樁基礎(chǔ)半解析耦合模型，基于傅里葉變換求得群樁基礎(chǔ)地面波動(dòng)場(chǎng)，并對(duì)群樁隔振效果與位置進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)。

目前，前人研究多以數(shù)值計(jì)算為主，然而在實(shí)際工程隔振中，理論計(jì)算與實(shí)際結(jié)果存在較大的誤差，且在試驗(yàn)部分多以點(diǎn)振源的形式對(duì)屏障的隔振效果進(jìn)行研究。王啟云等[11]提出以連續(xù)型作為振源能更具體地體現(xiàn)列車(chē)荷載的振動(dòng)特性。因此，以連續(xù)型荷載作用下的空溝與排樁的隔振效果進(jìn)行對(duì)比研究，以隔振效果為基礎(chǔ)對(duì)兩種隔振屏障的影響范圍進(jìn)行研究，得出可供實(shí)際參考的建議。

1 試驗(yàn)相關(guān)設(shè)施與方案

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地與設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以控制試驗(yàn)參數(shù)，并重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，是較好的試驗(yàn)方式。選取尺寸為邊長(zhǎng)×邊長(zhǎng)×深=4 m×4 m×2 m的場(chǎng)地。由于砂土性質(zhì)參數(shù)少且試驗(yàn)變量容易控制，因此試驗(yàn)采用砂土地基，并控制其含水率和密度分別為12%～13%和1 700～1 800 kg/m3[12]。

試驗(yàn)采用設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集裝置，信號(hào)發(fā)生裝置，信號(hào)傳遞與放大裝置，數(shù)據(jù)處理裝置等部分，主要有：WS-Z30小型精密模擬振動(dòng)臺(tái)、計(jì)算機(jī)、地表加速度傳感器、電磁式激振器。試驗(yàn)儀器如圖1所示。圖1中，激振器為電磁式激振器與寬為15 cm的實(shí)心混凝土樁組合而成的連續(xù)荷載，連續(xù)型荷載長(zhǎng)度為120 cm。

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備布置Fig.1 The layout of laboratory equipment

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)通過(guò)將電磁激振器與混凝土進(jìn)行結(jié)合實(shí)行線性荷載的轉(zhuǎn)化，考慮到激振力的大小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，為了在采集頻率中選擇波形穩(wěn)定的波段，激振時(shí)間選擇為5 s，選取2～5 s的波形，并且連續(xù)測(cè)試3次，且加速度±5%作為3次測(cè)量結(jié)果，將3次測(cè)試結(jié)果取平均值作為最終測(cè)試的加速度值。

采樣頻率設(shè)置為5 000 Hz，在測(cè)量數(shù)據(jù)的過(guò)程中，保持電荷放大器的數(shù)值一致。為保證采集數(shù)據(jù)可靠，試驗(yàn)過(guò)程中盡量避免人為因素干擾。在試驗(yàn)前要進(jìn)行連續(xù)型荷載校核，將傳感器水平布置于連續(xù)型荷載邊緣10 cm處，以保證每個(gè)傳感器所測(cè)得數(shù)據(jù)幅值不超過(guò)10%，達(dá)到連續(xù)型荷載目的。具體空溝與排樁試驗(yàn)方案如圖2所示。

在圖2中，傳感器間隔為10 cm，并且在屏障前后位置距離屏障邊緣10 cm進(jìn)行布置。

圖2 試驗(yàn)場(chǎng)地儀器布置Fig.2 Test site instrument placement

1.2.1 空溝試驗(yàn)方案

為了對(duì)比連續(xù)型荷載作用下的空溝與排樁對(duì)隔振效果的影響，空溝試驗(yàn)方案選取溝深、溝寬與振源距因素作為對(duì)比因素，其中溝深設(shè)置30、40、50 cm；溝寬設(shè)置5、10、15 cm。振源距離設(shè)置30、60、90 cm。傳感器布置為溝前布置2個(gè)傳感器，間距為10 cm，從溝邊開(kāi)始布置。溝后布置8個(gè)傳感器，間距為10 cm。傳感器按順序擺放，連續(xù)且唯一?？諟显囼?yàn)工況設(shè)置如表1所示。

表1 空溝試驗(yàn)變量Table 1 Empty trench test variables

1.2.2 排樁試驗(yàn)方案

為了對(duì)比連續(xù)型荷載作用下的空溝與排樁對(duì)隔振效果的影響，采用排樁試驗(yàn)方案。排樁試驗(yàn)方案同樣選取樁深，樁徑，振源距作為對(duì)比因素。其中設(shè)置樁深為30、40、50 cm；設(shè)置樁徑為5、10、15 cm。設(shè)置振源距離為30、60、90 cm。傳感器布置同空溝布置形式，并且在每個(gè)樁間布置1個(gè)傳感器，傳感器順序擺放，具體試驗(yàn)工況如表2所示。

表2 排樁試驗(yàn)變量

2 試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)

以相對(duì)地表加速度Ar(Ar為無(wú)量綱參數(shù))作為評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)分析兩種隔振屏障的隔振特性[12]，目的在于更加直觀反映地表加速度的變化情況。Ar計(jì)算方法為

Ar=a1/a0

(1)

式(1)中：a1為設(shè)置隔振屏障時(shí)傳感器的加速度；a0為無(wú)隔振措施時(shí)的傳感器加速度。

在測(cè)試無(wú)隔振和有隔振措施的加速度值時(shí)，保持兩次測(cè)試時(shí)的加速度位置一致。并且Ar越大表示隔振效果越差。

徐平[13-14]以位移比小于0.5研究了彈性波在多排樁中的散射問(wèn)題和空溝對(duì)平面縱波的隔離問(wèn)題，采用文獻(xiàn)[13-14]的方法研究?jī)煞N隔振屏障的隔振特點(diǎn)，通過(guò)繪制二維等值線圖并進(jìn)行相應(yīng)的線性分析，且規(guī)定在線性分析中，Ar<0.5的長(zhǎng)度定義為隔振半徑R。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 瑞利波波速的測(cè)試

通過(guò)將瑞利波的波長(zhǎng)與隔振屏障的參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將試驗(yàn)的研究方法推廣到實(shí)際工程中，測(cè)試瑞利波波速的方法采用表面波普法[15]，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，測(cè)得瑞利波的波速為109.99 m/s，瑞利波波長(zhǎng)計(jì)算公式為

LR=VR/f

(2)

式(2)中：LR為瑞利波波長(zhǎng)；VR為瑞利波波速，在試驗(yàn)場(chǎng)地條件下，瑞利波波速為109.99 m/s；f為試驗(yàn)頻率，設(shè)置試驗(yàn)頻率為30、60、90 Hz。

計(jì)算不同頻率下的瑞利波波長(zhǎng)，并將屏障尺寸與瑞利波波長(zhǎng)建立聯(lián)系，相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法如式(3)～式(5)所示：

D=d/LR

(3)

式(3)中：D為深度參數(shù)；d為屏障深度；LR為瑞利波波長(zhǎng)。

W=w/LR

(4)

式(4)中:W為寬度參數(shù)；w為屏障深度；LR為瑞利波波長(zhǎng)。

S=s/LR

(5)

式(5)中:S為振源距參數(shù)；s為屏障深度；LR為瑞利波波長(zhǎng)。

3.2 不同隔振屏障深度的隔振特性分析

為了研究排樁、空溝在相同深度時(shí)的隔振特性，通過(guò)設(shè)置相同的深度來(lái)分析兩種不同的隔振屏障的隔振特點(diǎn)，排樁樁間距為5 cm，工況安排如表3所示。

表3 不同隔振屏障深度工況Table 3 Different vibration isolation barrier depth conditions

研究表明，由軌道交通所引起的地面振動(dòng)的頻率中，主要頻率為60 Hz[16]，故在研究?jī)煞N隔振屏障的隔振特特性時(shí)，激振頻率的選擇為60 Hz。由于篇幅原因，僅展示激振頻率為60 Hz以下的二維等值線圖。根據(jù)儀器擺放測(cè)試結(jié)果繪制成二維等值線圖，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的線性分析，如圖3、圖4所示。

由圖3可知，在樁前存在Ar放大的現(xiàn)象，而在樁后距離排樁的一定范圍內(nèi)，存在Ar較小的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，隔振效果達(dá)到最佳。隨著距離的繼續(xù)增加，Ar開(kāi)始增加，隔振效果開(kāi)始降低。當(dāng)樁長(zhǎng)設(shè)置為30 cm時(shí)，樁后最佳隔振效果的區(qū)域?yàn)?.4～0.5，而隨著樁長(zhǎng)增加到40 cm時(shí)，樁后隔振區(qū)域最佳的區(qū)域仍為0.4～0.5，然而最大不同于樁長(zhǎng)為30 cm的是，樁后Ar在0.4～0.5區(qū)域的面積增大。隨著樁長(zhǎng)增長(zhǎng)達(dá)50 cm，樁后Ar為0.4～0.5的區(qū)域已增加到了較大的范圍，在此區(qū)域之中，又出現(xiàn)了Ar在0.3～0.4的區(qū)域，表明增加樁長(zhǎng)可提高樁后最佳隔振區(qū)域的面積以及排樁的隔振效果。

圖3 不同樁長(zhǎng)在線荷載下的隔振特性Fig.3 Vibration isolation characteristics of different pile lengths under online load

圖4 不同溝深在線荷載下的隔振特性Fig.4 Vibration isolation characteristics under different trench depths under line load

由圖4可以看出，在溝前同樣存在Ar增加的區(qū)域，以及在溝后Ar減小的區(qū)域，當(dāng)溝寬為5 cm時(shí)，溝后的隔振效果最佳在0.4～0.5的區(qū)域，而隨著溝寬增加到10 cm時(shí)，溝后隔振效果最佳的Ar在0.3～0.4區(qū)域，并具備了一定的面積，當(dāng)溝寬繼續(xù)增加到15 cm時(shí)，溝后的Ar在0.3～0.4的面積已具有一定的規(guī)模，占據(jù)了較大的面積。

綜合分析對(duì)比圖3、圖4可以看出，在隔振屏障前方均存在Ar較大的區(qū)域，在距離隔振屏障的一定距離后，存在著隔振效果最佳的區(qū)域，不同屏障深度的增加，均能提高樁后最佳隔振區(qū)域的面積以及相應(yīng)的隔振效果，在相同的屏障長(zhǎng)度下，空溝的隔振效果要優(yōu)于排樁。同樣，空溝的隔振半徑要大于排樁，當(dāng)屏障深度繼續(xù)增加到50 cm，排樁的隔振半徑增加到了73 cm，而空溝的隔振半徑由于測(cè)試區(qū)域的問(wèn)題，其值的起點(diǎn)約為60 cm，而其結(jié)尾值已經(jīng)超過(guò)140 cm，隔振半徑的值已超過(guò)80 cm。

圖5 不同隔振屏障在相同深度下的線性分析Fig.5 Linear analysis of different vibration isolation barriers at the same depth

對(duì)兩種不同深度下的隔振屏障均進(jìn)行線性分析，線L1位于測(cè)試區(qū)域的正中央，繪制情況如圖5所示。

由圖5可以看出，在樁前、溝前均存在Ar增大的現(xiàn)象，在樁后Ar逐漸減小到隔振效果最好的狀態(tài)，同時(shí)對(duì)比排樁與空溝的屏障后方隔振效果，空溝的隔振效果要優(yōu)于排樁；對(duì)于R，當(dāng)屏障深度為30 cm時(shí)，排樁、空溝的R分別為25、32 cm，空溝的R較排樁的R大7 cm左右。隨著屏障設(shè)置深度達(dá)到40 cm，排樁的R為35 cm，而空溝的R為55 cm。當(dāng)屏障深度達(dá)到50 cm時(shí)，排樁的R為59 cm，空溝的R達(dá)到80 cm以上。

注意到當(dāng)空溝深度變化時(shí)，隔振半徑R也發(fā)生了變化，因此將R與D的關(guān)系進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如圖6所示。

相關(guān)擬合方程的信息如表4所示。對(duì)于擬合公式，選取多種擬合公式并選擇了擬合度最好的擬合公式作為擬合結(jié)果。

由表4可知，各擬合方程的相關(guān)系數(shù)較大且均大于臨界值，說(shuō)明擬合結(jié)果可較好地反映R與D的關(guān)系。

由圖6可知，排樁、空溝的R隨著D的增加呈增加的趨勢(shì)，說(shuō)明D的增加使得R呈整體增加的趨勢(shì)，即在線性荷載下，屏障的影響范圍增大。這是由于當(dāng)屏障深度的增加，從屏障底部的繞射波減少，使得屏障底部繞射波對(duì)屏障后方土體的振動(dòng)影響大大減小。

表4 深度參數(shù)擬合方程信息Table 4 Fitting equation information of depth parameters

圖6 不同隔振屏障R隨D的變化Fig.6 R value of different isolation barriers varies with D

綜合分析圖3～圖6可知，在樁前、溝前的Ar增大，增加屏障深度可提高其隔振效果與隔振半徑，同時(shí)空溝的隔振效果要優(yōu)于排樁，其隔振半徑在相同的深度下要優(yōu)于排樁，并且隨著D的增加，兩種屏障的影響范圍均呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。

3.3 隔振屏障寬度的隔振特性分析

為了研究排樁、空溝寬度不同時(shí)的隔振特性，通過(guò)設(shè)置不同寬度的屏障來(lái)進(jìn)行對(duì)比，其中樁間距在選擇上選擇樁間距為10 cm的布置情況，工況安排如表5所示。對(duì)工況安排(表5)進(jìn)行測(cè)設(shè)，并分別繪制圖7和圖8。

由圖7可以看出，當(dāng)選擇排樁進(jìn)行隔振時(shí)可以取得類(lèi)似空溝的整體性隔振效果，當(dāng)樁徑為5 cm時(shí)，排樁的隔振效果最佳在0.4～0.5區(qū)域，Ar在樁后，0.5～0.6的區(qū)域占據(jù)了絕大的區(qū)域，當(dāng)樁徑增加到10 cm時(shí)，相比于樁徑為5 cm時(shí)，Ar在0.4～0.5的區(qū)域面積增大到了一定的范圍，當(dāng)樁徑繼續(xù)增加到15 cm時(shí)，樁后Ar在0.4～0.5的區(qū)域占據(jù)了大部分面積，同時(shí)也出現(xiàn)了Ar在0.3～0.4的區(qū)域，但面積較小，這說(shuō)明增加樁徑可明顯提高Ar在0.4～0.5的區(qū)域面積，對(duì)于排樁的隔振效果，增加樁徑可提高排樁的隔振效果，但其影響程度較小。

表5 屏障寬度工況安排Table 5 Barrier width conditional arrangement

圖7 不同樁徑在線荷載下的隔振特性圖Fig.7 Vibration isolation characteristics of different pile diameters under online load

圖8 不同溝寬在線荷載下的隔振特性圖Fig.8 Vibration isolation characteristics under different trench widths under line load

由圖8可以看出，當(dāng)溝寬為5 cm時(shí)，溝后的隔振效果最佳在0.2～0.3的區(qū)域，其面積僅是局部的，而隨著溝寬增加到10 cm時(shí)，溝后隔振效果最佳的Ar在0.3～0.4的區(qū)域，并具備一定的面積，當(dāng)溝寬繼續(xù)增加到15 cm時(shí)，溝后的Ar在0.3～0.4的的面積，且面積較小。

對(duì)比圖7、圖8可以看出，空溝的隔振效果要優(yōu)于排樁隔振，當(dāng)屏障的寬度為5 cm，且隨著屏障寬度的增加，排樁的隔振效果逐漸增強(qiáng)，而對(duì)于空溝來(lái)說(shuō)，隔振效果開(kāi)始減弱。對(duì)圖7、圖8進(jìn)行線性分析繪于圖9中。

圖9 不同隔振屏障在相同屏障寬度下的線性分析Fig.9 Linear analysis of different isolation barriers at the same barrier width

由圖9可知，當(dāng)樁徑為5 cm時(shí)，其隔振半徑R為22 cm，而空溝的隔振半徑為54 cm，空溝的R要明顯大于排樁的R，隨著屏障的寬度增加到10 cm，排樁的R增加到35 cm，而空溝的R增加到55 cm，空溝的隔振半徑變化不大，隔振屏障寬度增長(zhǎng)到15 cm時(shí)，空溝的R減小到48 cm，排樁的R繼續(xù)增加到73 cm，排樁的R超過(guò)了空溝。

對(duì)上述隔振半徑與寬度參數(shù)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如圖10所示。擬合方程信息如表6所示。

由表6可知，擬合方程擬合度較好，可反映R與W之間的關(guān)系。由圖10可知，排樁的R隨著W整體呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，說(shuō)明W的增加，排樁的影響范圍增加，而空溝則出現(xiàn)不同的趨勢(shì)，隨著W的增加，空溝的R整體呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，W的增加會(huì)使得空溝的影響范圍降低。相比于排樁R的變化，空溝變化較小，當(dāng)排樁樁徑增加時(shí)，振動(dòng)波仍可通過(guò)樁間透過(guò)隔振屏障影響著屏障后方的土體，但其間振動(dòng)波傳播的路徑增加，使得能量降低。而空溝由于其中介質(zhì)為空氣，溝寬的變化則會(huì)使得透射波的路徑增加，但實(shí)際上在空溝中的透射波能量很小，所以其隔振半徑的變化較小。

圖10 不同隔振屏障R隨W變化Fig.10 R value of different isolation barriers varies with W

表6 寬度參數(shù)擬合方程信息Table 6 Fitting equation information of width parameters

綜上所述，當(dāng)屏障寬度為5、10 cm時(shí)，空溝的隔振效果要優(yōu)于排樁，空溝的隔振半徑R同樣大于排樁，而當(dāng)屏障寬度為15 cm時(shí)，空溝與排樁的隔振效果相差不大，而排樁的R大于空溝。排樁的影響范圍會(huì)隨著W的增加而增加，而空溝的影響范圍會(huì)隨著W的增加而呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。

3.4 不同隔振屏障振源距的隔振特性分析

為了研究排樁、空溝振源距不同時(shí)的隔振特性，通過(guò)設(shè)置不同振源距的屏障來(lái)進(jìn)行對(duì)比，其中樁間距在選擇上選擇樁間距為5 cm的布置情況，工況安排如表7所示。

根據(jù)工況安排(表7)按照試驗(yàn)測(cè)試順序進(jìn)行測(cè)試，二維Ar等值線圖如圖11、圖12所示。

由圖11可以看出，在樁前存在Ar放大的現(xiàn)象，而在樁后一定距離的范圍內(nèi)，存在著Ar較小的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，隔振效果達(dá)到最佳，隨著距離的繼續(xù)增加，Ar則開(kāi)始增加，隔振效果開(kāi)始降低。當(dāng)振源距離設(shè)置為30 cm時(shí)，樁后最佳隔振區(qū)域?yàn)?.4～0.5的區(qū)域，而隨著振源距離增加到60 cm時(shí)，樁后最佳隔振區(qū)域的面積有所減少，當(dāng)振源距離增加到90 cm時(shí)，樁后的隔振區(qū)域已經(jīng)明顯減少，并且變得不連續(xù)，支離破碎。說(shuō)明增加振源距離并不會(huì)使隔振效果增強(qiáng)。相反，振源距離越近，隔振效果就越好。

表7 屏障振源距工況安排Table 7 Barrier source distance arrangement

圖11 不同樁振源距在線荷載下的隔振特性Fig.11 Vibration isolation characteristics of different pile vibration source distances under line load

圖12 不同溝振源距在線荷載下的隔振特性Fig.12 Vibration isolation characteristics of different trench vibration sources under line load

由圖12可以看出，溝前Ar同樣具有一定的放大現(xiàn)象。并且放大的效果隨著振源距離的增加而有所減少。在距離溝槽后的一定距離內(nèi)，存在著隔振效果最佳的區(qū)域，隨著振源距離的增加，隔振效果依舊是逐漸遞減。當(dāng)溝槽的振源距離為30 cm時(shí)，溝槽后隔振效果較好的區(qū)域?yàn)?.3～0.4，隨著振源距離的增大，最終在振源距離為90 cm時(shí)，溝槽后隔振效果較好的區(qū)域其Ar僅為0.4～0.5。說(shuō)明在振源距離增加的情況下，溝槽的隔振效果也會(huì)減小。

對(duì)兩種不同振源距離下的隔振屏障均進(jìn)行線性分析，線L1位于測(cè)試的正中央，繪制情況如圖13所示。

圖13 不同隔振屏障在相同振源距下的線性分析Fig.13 Linear analysis of different isolation barriers at the same source distance

由圖13可知，當(dāng)振源距離為30 cm時(shí)，空溝的R為55 cm，而排樁的則為35 cm。當(dāng)振源距離繼續(xù)增大到60 cm時(shí)，排樁與空溝的隔振半徑分別為22、26 cm，兩者相差不大，R都迅速減小，但空溝的R仍然大于排樁，當(dāng)振源距離繼續(xù)增加到90 cm時(shí)，排樁的R為16 cm，而空溝的R減小到13 cm，兩者相差同樣不大，當(dāng)排樁的R已超過(guò)空溝。

同樣對(duì)上述參數(shù)之間進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如圖14所示。擬合方程的信息如表8所示。

由表8可知，各擬合方程擬合度較好，可較好地反映R與S之間的關(guān)系。

由圖14可知，排樁、空溝的R均隨著振源距參數(shù)S的增加而呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，即隨著振源距參數(shù)S的增加，排樁、空溝的影響范圍降低。這是由于隨著振遠(yuǎn)距離的增加，振動(dòng)波傳播的路徑增加，在傳播過(guò)程中伴隨著能量的耗散，使得其對(duì)屏障后方土體振動(dòng)的影響將低而使得屏障的影響范圍降低。

綜合分析圖11～圖14，振源距離的增加會(huì)使得隔振屏障的隔振效果變?nèi)?，?duì)于R，排樁與空溝的R值呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。在振源距離為90 cm時(shí)，排樁的R超過(guò)了空溝。排樁、空溝的影響范圍均隨著S的增加而降低。

4 結(jié)論

通過(guò)室外試驗(yàn)的方法研究了在線性荷載下樁與空溝的隔振特性，得出如下結(jié)論。

圖14 不同隔振屏障R隨S變化Fig.14 R of different isolation barriers varies with S

表8 振源距參數(shù)擬合方程信息Table 8 Fitting equation information of source distance parameters

(1)排樁可取得類(lèi)似空溝的隔振效果，并且在排樁與溝前均存在Ar增大的現(xiàn)象。

(2)隨著屏障深度的增加，兩種隔振屏障的隔振效果增強(qiáng)，當(dāng)屏障深度達(dá)到50 cm時(shí)，空溝的隔振效果較排樁大0.1，并且在相同的深度下，空溝的隔振效果要優(yōu)于排樁。當(dāng)屏障深度相同時(shí)，空溝的R均大于排樁。排樁、空溝的影響范圍均隨著D的增加而增加。

(3)增加屏障寬度會(huì)使得排樁的隔振效果略微增強(qiáng)，但會(huì)使得空溝的隔振效果較弱，但兩者變化并不大，差值均在0.1以內(nèi)。在相同的寬度下空溝的R同樣大于排樁。隨著W的增加，排樁的影響范圍增加，而空溝的影響范圍呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。

(4)增加振源距會(huì)使得排樁與空溝的隔振效果減弱，同樣會(huì)使得空溝與排樁的隔振半徑呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，但是，當(dāng)振源距離到達(dá)90 cm時(shí)，排樁的R較空溝大3 cm。隨著S的增加，空溝、排樁的影響范圍均呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。