另一方面，土體作為一種天然材料，其物理性質(zhì)具有很強(qiáng)的空間變異性，而這種空間變異性對(duì)高速鐵路沿線(xiàn)的振動(dòng)強(qiáng)度有著不可忽略的影響。考慮到場(chǎng)地環(huán)境復(fù)雜、測(cè)量周期較長(zhǎng)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)干擾等原因，無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，抑或是理論模型中，均未能有效的考慮土體空間變異性所帶來(lái)的影響。引入隨機(jī)場(chǎng)理論以模擬土體的空間變異性，如圖10所示，得到某一空間變異性水平條件下，環(huán)境豎向振動(dòng)幅值隨距離變化的可能區(qū)域。從而根據(jù)人們接受的可靠度水平，將振動(dòng)傳播規(guī)律的不確定性問(wèn)題簡(jiǎn)化為確定性分析。
（4）高鐵運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)減振隔振措施
通過(guò)上述一系列試驗(yàn)可知，高速列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)波能量（特別對(duì)于高頻振動(dòng)）在路基系統(tǒng)及周?chē)鷪?chǎng)地中隨振源的距離增大迅速衰減，而低頻衰減較慢，因此針對(duì)高鐵運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)控制措施應(yīng)主要針對(duì)低頻進(jìn)行。那么，可以采取哪些措施呢？
首先嘗試進(jìn)行地基處理，利用CFG樁加固地基，通過(guò)有限元數(shù)值模擬研究地基處理置換率對(duì)地表振動(dòng)治理的影響。如圖11所示，假設(shè)地基處理寬度為4.2m；地基處理深度為10m；CFG樁復(fù)合地基置換率設(shè)為從10%到50%不等。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，地基處理對(duì)近場(chǎng)高頻振動(dòng)的減小較為有效，隨著地基處理置換率的增加，振級(jí)減小量最大可達(dá)4.55dB，然而對(duì)于低頻振動(dòng)的減振效果有限，并且考慮到其造價(jià)昂貴，性?xún)r(jià)比低，因此不建議通過(guò)提高地基處理置換率來(lái)減小場(chǎng)地地表振動(dòng)。另一方面，可以考慮從周?chē)鷪?chǎng)地的傳播路徑上入手，在高鐵路基與建筑結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一道隔振屏障（如圖12隔振空溝），隔離振動(dòng)波能量的傳播。同樣，通過(guò)數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，溝深達(dá)到一定深度時(shí)，對(duì)高低頻振動(dòng)波能量均有較為理想的隔振效果。
總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于高速列車(chē)引起的周?chē)h(huán)境振動(dòng)問(wèn)題，可以采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，對(duì)振動(dòng)波能量在路基和地基中的振動(dòng)傳播機(jī)理和規(guī)律進(jìn)行研究，考慮空間變異性，通過(guò)隨機(jī)場(chǎng)理論將不確定性問(wèn)題簡(jiǎn)化為確定性分析，從而采用地基處理或隔振屏障等措施進(jìn)行減振隔振，通過(guò)上述一系列分析可為高鐵順利建設(shè)提出參考與建議，從而為高鐵沿線(xiàn)居民創(chuàng)造美好生活環(huán)境。
致謝
本文以國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）青年科學(xué)家專(zhuān)題項(xiàng)目“高速鐵路軟土路基長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)沉降與環(huán)境振動(dòng)控制”（項(xiàng)目編號(hào)：2014CB049100）的研究工作為契機(jī)，撰寫(xiě)此科普文章，為普及高鐵環(huán)境振動(dòng)的相關(guān)知識(shí)盡綿薄之力。
責(zé)編：微科普