Theoretical ground modelling for train-induced ground vibration and analysis on wave propagation along ground

Jungsoo Ryue; Jewon Yoon; Byungkuk Hong

doi:10.7776/ASK.2025.44.1.030

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2025 Vol.44, Issue 1 Preview Page Next Page

Review Article

Theoretical ground modelling for train-induced ground vibration and analysis on wave propagation along ground 철도기인 지반진동 해석을 위한 지반 이론모델링 및 지반의 파동 전파 특성 분석

31 January 2025. pp. 30-39

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Abstract

In recent years, ground-borne vibration produced by running trains has brought growing concerns as the demand for the comfortable living environments increases. To manage these problems, reliable analysis models are required, which can combine railway track and ground coupled. Unfortunately, however, domestic researches on developing theoretical track-ground models for train-induced ground vibration were little so far. In this paper, a theoretical ground model is reviewed for the purpose of producing a track-ground coupled model. The ground is treated as an elastic medium which consists of multiple layers above a bottom half-space. In this modelling, the ground is formulated by the flexibility matrix. As an analysis example, a ground which has a single upper layer on a bottom half-space is examined to figure out the features of wave propagation along ground. Also the effect of various loads (single or multiple, fixed or moving loads) onto the ground vibration is investigated.

Keywords

Railway ground vibration

Ground model

Flexibility matrix

Moving loads

최근 교통 환경에 대한 인식이 고조됨에 따라 철도로 인한 지반진동 문제가 꾸준히 제기되고 있다. 철도로 인한 지반진동 문제에 효과적으로 대응하기 위해서는 철도기인 지반진동을 신뢰성 있게 예측할 수 있는 이론적 궤도-지반 연성 모델의 개발이 필요하다. 그러나 그동안 국내에서는 이론적 궤도-지반 연성 해석에 대한 연구가 드물었다. 본 논문에서는 철도기인 지반진동 해석을 위한 이론적 궤도-지반 연성 모델 구축을 목적으로, 지반에 대한 이론 모델링을 수행하였다. 지반은 하부 반무한 지반 위에 여러 개의 지층이 놓인 다층 탄성체 지반으로 가정하였으며, 지표면에 작용하는 하중과 지표면 임의지점의 변위 응답의 관계를 지반 유연도행렬로 정식화하였다. 지반진동 해석 예로써, 하나의 상부 지층과 하부 반무한 지반으로 구성된 지반 모델에 대하여 지반의 파동 전파 특성을 검토하고, 지면에 고정 하중 또는 이동 하중이 작용할 때 발생하는 지반의 진동 응답을 해석하고 그 특성을 검토하였다.

키워드

철도 지반진동

지반 모델

유연도 행렬

이동 하중

References

D. V. Jones, D. Le Houedec, and M. Petyt, "Ground vibration due to a rectangular harmonic load," J. Sound Vib. 212, 61-74 (1998).

10.1006/jsvi.1997.1367

X. Sheng, C. J. C. Jones, and M. Petyt, "Ground vibration generated by a load moving along a railway track," J. Sound Vib. 228, 129-156 (1999).

10.1006/jsvi.1999.2406

X. Sheng, C. J. C. Jones, and D. J. Thompson, "A theoretical model for ground vibration from trains generated by vertical track irregularities," J. Sound Vib. 272, 937-965 (2004).

10.1016/S0022-460X(03)00782-X

G. Lombaert, G. Degrande, and D. Clouteau, "Numerical modelling of free field traffic induced vibrations," Soil Dyn. Earthq. Eng. 19, 473-488 (2000).

10.1016/S0267-7261(00)00024-5

E. Kausel and J. M. Roësset, "Stiffness matrices for layered soils," Bull. Seismol. Soc. Am. 71, 1743-1761 (1981).

10.1785/BSSA0710061743

E. Kausel, "Generalized stiffness matrix method for layered soils," Soil Dyn. Earthq. Eng. 115, 663-672 (2018).

10.1016/j.soildyn.2018.09.003

X. Sheng, Ground vibrations generated from trains, (Ph.D. thesis, University of Southampton, 2001).

E. Ntotsios, D. J. Thompson, and M. F. M. Hussein, "A comparison of ground vibration due to ballasted and slab tracks," Transp. Geotech. 21, 100256 (2019).

10.1016/j.trgeo.2019.100256

Information

Publisher :The Acoustical Society of Korea
Publisher(Ko) :한국음향학회
Journal Title :The Journal of the Acoustical Society of Korea
Journal Title(Ko) :한국음향학회지
Volume : 44
No :1
Pages :30-39
Received Date : 2024-11-05
Accepted Date : 2024-12-23
DOI :https://doi.org/10.7776/ASK.2025.44.1.030

The Journal of the Acoustical Society of KoreaISSN:1225-4428(Print) 2287-3775(Online)한국음향학회

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