22227

بررسي انتشار و كاهش ارتعاشات ناشي از قطارهاي پرسرعت در خاك

دكتري تخصصي

ژئوتكنيك

1398/11/15

دكتر محمد حسن بازيار - دكتر حبيب شاه نظري

عمران

خطوط ريلي پرسرعت از جمله پيشرفت‌‌هاي اخير در زمينه مهندسي راه آهن هستند كه استفاده از آن‌‌ها در سرتاسر دنيا در دهه‌‌هاي اخير در حال گسترش است. در كنار مزيت‌‌هاي فراواني كه براي قطارهاي پرسرعت مي‌‌توان برشمرد، استفاده از اين سيستم حمل و نقل داراي اثرات زيست محيطي مختلفي است كه نوفه و ارتعاش از مهم‌‌ترين آن‌‌ها هستند. به منظور كاهش اثرات زيست محيطي قطارهاي پرسرعت از ديدگاه ژئوتكنيكي، ارتعاشات حاصل از خطوط ريلي پرسرعت بايد به درستي شناسايي و كنترل شوند. در مطالعه حاضر به منظور بررسي انتشار و كاهش ارتعاشات حاصل از قطارهاي پرسرعت، 25 آزمايش سانتريفيوژي در قالب 6 دسته آزمايش انجام شده است. در آزمايش‌‌هاي ميدان آزاد به بررسي پديده انتشار ارتعاشات در خاك پرداخته شده است و در آزمايش‌‌هايي كه به منظور بررسي كاهش ارتعاشات حاصل از خطوط ريلي پرسرعت انجام شده است، از ژئوفوم به عنوان مانع در موقعيت‌‌ها و آرايش‌‌هاي مختلف استفاده گرديده است. در اين پژوهش اثر جنس مانع نيز با استفاده از مصالح دانه‌‌اي همچون دانه‌‌هاي فوم پلي استايرن ريز و درشت و خاك اره كه درون محفظه‌‌هاي فومي EPS قرار مي‌‌گيرند، در مقايسه با ژئوفوم مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌‌دهند كه امواج حاصل از عبور قطارهاي پرسرعت، غالباً امواج سطحي هستند و مانع تك ژئوفوم نيز مي‌‌تواند ارتعاشات حاصل از خطوط ريلي پرسرعت را تا 54/5 درصد كاهش دهد اما عملكرد آن‌‌ براي فركانس‌‌هاي پايين نامطلوب است. با استفاده از موانع دوگانه ژئوفوم مي‌‌توان ارتعاشات حاصل از خطوط ريلي پرسرعت را حدود 14 تا 35 درصد بيش‌‌تر از مانع تك ژئوفوم كاهش داد و اثرات نامطلوب مشاهده شده براي فركانس‌‌هاي پايين را نيز حذف نمود. علاوه بر اين، نتايج نشان مي‌‌دهند كه استفاده از مانع مورب ژئوفوم به جاي مانع قائم اگرچه وضعيت را براي نقاط قرار گرفته در جلو مانع بدتر مي‌‌كند اما مي‌‌تواند باعث بهبود عملكرد براي نقاط قرار گرفته در پشت مانع گردد. نتايج همچنين نشان مي‌‌دهند كه مصالح دانه‌‌اي همچون دانه‌‌هاي فوم پلي استايرن ريز و درشت و خاك اره در فركانس‌‌هاي بيش‌‌تر از 15 هرتز عملكرد بهتري نسبت به ژئوفوم دارند. البته صرفاً استفاده از مصالح دانه‌‌اي باعث بهبود چشم‌‌گير عملكرد سيستم كاهشي نمي‌‌شود، بلكه بايد در انتخاب محفظه‌‌اي كه مصالح دانه‌‌اي درون آن قرار مي‌‌گيرند نيز دقت لازم به عمل آيد. نتايج نشان مي‌‌دهند كه فوم EPS مي‌‌تواند انتخاب مناسبي براي جنس محفظه‌‌هاي حاوي مصالح دانه‌‌اي باشد.

1399/06/30

Investigation of Propagation and Mitigation of Ground Vibrations Induced by High Speed Railway

2/3/2021 12:00:00 AM

The use of high speed railway transportation systems has rapidly grown in many countries in the recent decades. While much focus has been given to the advancement and use of high-speed train technology, investigation into the environmental impacts of high-speed railways is also very significant. There are many environmental impacts for a high speed railway, among which noise and vibration are two of the most important ones. In order to reduce environmental impacts of high speed railway from a geotechnical point view, ground vibration must be properly identified and controlled. This research presents a study of the propagation and mitigation of ground vibrations induced by high speed railways using 25 centrifuge tests in form of 6 experiment sets. In order to mitigate ground vibration, geofoam is used as a barrier in various locations and arrangements (single, double and inclined). The efficiency of granular materials as barrier is also examined for fine and coarse polystyrene beads and sawdust which are placed into foam boxes. The results show that the surface waves guide the propagation pattern of ground vibrations induced by high speed railways and also reveal that geofoam is a proper material for the mitigation of such ground vibrations. While the use of single geofoam barriers can reduce ground vibrations by up to 54.5%, their performance at low input frequencies are undesirable. Double geofoam barriers are used and tested in various locations to eliminate such inconvenient effects and improve the mitigation of ground vibrations. The results show that double geofoam barriers can mitigate the vibrations by about 14%–35% more than a single geofoam barrier and undesirable performances for the mentioned low input frequencies are also eliminated. About inclined barriers, the results reveal that these barriers can improve the barrier efficiency for points located behind the barrier, while their efficiency are worse than vertical barrier performance for point located in front of the barrier. Furthermore, the results show that the use of granular materials instead of geofoam can improve barrier efficiency for the loading frequencies above 15 Hz. The results also show that material properties of box containing granular materials have a significant influence on performance and EPS foam can be a good option for the material of box.