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研究生:陳立綱
研究生(外文):Chen Li Kung
論文名稱:高雄地區砂土層中潛盾隧道施工引致地盤變位與襯砌應力之分析
論文名稱(外文):Study of Ground Movement and Stress on Segements Induced by Shield Tunnelling in Sandy Soil at Kaohsiung
指導教授:熊彬成
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:地表沉陷槽土壤漏失率沉陷槽寬度參數慣用設計法
外文關鍵詞: system
相關次數:
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本研究首先是根據高雄前鎮地區的高雄捷運紅線CR3區段標施工監測資料,利用Peck(1969)和O’Reilly and New(1982)所建議之地表沉陷槽經驗式,來進行回饋分析,並試著推估因潛盾隧道施工所引致的地表沉陷範圍。此外,利用有限元素程式PLAXIS進行數值模擬,與監測結果進行比對,反算土壤參數。最後,利用慣用計算法推算此標段之潛盾隧道施工的襯砌環片所受最大應力,並和PLAXIS分析所得進行比較。
依本研究的結果,可推估先行隧道沉陷槽寬度參數K值約在0.10~1.0之間,土壤漏失率V則大概在0.10~1.71%之間。相對的,後行隧道K值約在0.08~1.0之間,V則大概在0.04~2.23%之間。根據數值分析的結果,在假設土壤E值為7200N(單位為 ,N為SPT-N值),分析結果和地表沉陷觀測最接近。再者,根據PLAXIS分析結果亦發現,本案例的土壤漏失率 和地表沉陷槽單位長度內之體積率 ,相當接近。最後,由慣用計算法所得之襯砌環片最大應力,會遠大於PLAXIS分析所得,但其原因必須要做更深入探討及比較。
In this study, feedback analyses using empirical methods of Peck (1969) and O’Reilly and New (1982) are delivered based on case record of tunnels of Contract CR3 in Kaohsiung Rapid Transit System and the influence zone caused by tunnel construction is evaluated also. Further, numerical analyses using FEM program PLAXIS are carried out and results are compared with observations. At last, stresses of tunnel segments are calculated in association with an empirical method and results from both empirical method and FEM analysis are compared and discussed.
Considering the outcome of this study, the evaluated width parameter “K” and ground loss “V” varies from 0.1 to 1.0 and 0.1 - 1.71% respectively for the 1st tunnel. In contrast, “K” is in the range of 0.08 to 1.0 and “V” is in the range of 0.04 - 2.23% for the following tunnel. Results of numerical analyses present that the prediction using the assumption of E (elastic modulus of soil) equal to 7200 times SPT- N value (unit : kPa) could reach the most closer surface settlement trough with field observations. Moreover, ground loss of tunnel (VL) is close to ground loss calculated from settlement trough (VS) in this study. Finally, stresses of tunnel segments interpreted from empirical method are significantly greater than the ones from PLAXIS analyses and a further exploration for the reason is needed.
摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 1
1-3 論文內容 1
第二章 文獻回顧 4
2-1 潛盾隧道施工引致地盤變位 4
2-1-1 潛盾隧道施工引致地盤變位之原因 4
2-1-2 潛盾隧道施工之地盤變位觀測 5
2-1-3 潛盾隧道施工之土壤漏失與地表變位 6
2-2 沉陷槽理論 7
2-2-1 國外學者相關研究 7
2-2-2 國內學者相關研究 10
2-2-3 地表沉陷槽影響範圍 11
2-3 隧道襯砌環片 12
2-3-1 環片種類 12
2-3-2 環片組成 13
2-3-3 應力分析模式 14
第三章 案例回饋分析 27
3-1 案例概述 27
3-1-1 工程概述 27
3-1-2 監測系統概述 27
3-1-3 地質概況 28
3-2 地表沉陷與時間 28
3-2-1 歷時沉陷圖 28
3-2-2 地表沉陷行為 28
3-3 回饋分析 29
3-3-1 沉陷槽寬度參數 29
3-3-2 土壤漏失率 30
3-3-3 關係圖比較 30
3-3-4 地表沉陷與影響範圍 31
3-4 回饋分析比較 31
第四章 案例數值分析與參數探討 64
4-1 數值分析工具 64
4-1-1 分析工具介紹 64
4-1-2 內建土壤模式 65
4-1-3 分析元素 67
4-2 數值隧道模擬 68
4-2-1 基本假設 68
4-2-2 隧道開挖模擬流程 69
4-3 數值分析結果與參數探討 70
第五章 襯砌環片應力計算 85
5-1 慣用計算法計算 85
5-2 數值分析模擬與探討 88
第六章 結論與建議 101
6-1 結論 101
6-2 建議 102
參考文獻 103
附錄 107
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35.萬鼎工程,2004,高雄捷運紅線CR3區段標統包工程,安全監測儀器總表。
36.萬鼎工程,2004,高雄捷運紅線CR3區段標統包工程,土壤鑽孔索引平面、柱狀圖例及一般說明。
37.遠揚營造/泛亞工程/日商地崎營造,2003,高雄捷運CR3區段標「潛盾鑽掘施工計畫書」。
38.遠揚營造/泛亞工程/日商地崎營造,2003,高雄捷運CR3區段標「大地監測報告書」。
39.葉進賢,2004,均值與非均值土層潛盾隧道開挖沉陷之有限元素分析,國立中央大學土木工程研究所,碩士論文。
40.熊彬成,2005,“軟弱土壤中潛盾隧道開挖引致土體及鄰房反應”,行政院國科會計畫,計畫編號93-2218-E-151-003。
41.闕河淵,1987,“隧道在土壤地盤內開挖所引起的沉陷問題”,地工技術雜誌,第20期,第57-62頁。
42.簡明同,1999,潛盾隧道施工引致之地表沉陷速率,國立交通大學土木工程學系研究所,碩士論文。
43.蘇啟鑫,1991,台北市捷運系統潛盾隧道施工造成之地盤沉陷,國立交通大學土木工程研究所,碩士論文。
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