臺灣博碩士論文加值系統

本研究案例位於台北市基隆河截彎取直段地區，該區域曾以垂直排水帶工法進行土壤改良工作，並以預壓工法加速土壤內孔隙水由垂直排水帶排出的方式，達到加速土壤沉陷之目的。本研究為數年後於此區所進行的深開挖基礎施工案例，利用數值分析方法模擬基礎開挖時SMW擋土樁樁體於各階段開挖之變形，與各開挖階段基地外側地表沉陷的情形，將數值分析結果與監測值比較，檢討兩者間之差異，提供爾後於河流新生地區施工之參考。
都市發展中常見建築物有越蓋越高的趨勢，相對的，基礎開挖施工的快速性、安全性的重要為現今之潮流。本研究結果顯示，於軟弱土層中進行的基礎開挖工程，可藉由數值分析方式，模擬開挖期間臨時擋土措施的受力與變化行為。建立數值分析網格前，須詳細調查基地周邊狀況，以便於將實際狀況反應於數值分析內容，所得到分析結果才可依據。
本研究案例以不同載重條件模擬分析；當基地外側載重較大時，數值分析結果與實際樁體變位值相距較大。而當基地外側載重較小時，數值分析結果與實際樁體變位值較吻合。

This research focuses on Taipei City Keelung river for truncation curved straight section area, the region once carried out the soil improvement by the prefabricated vertical drains with pre-compression technique to acceleration consolidation.
After several years, the soil improved region was carried out deep excavation and monitored the deformation of SMW piles during excavation stages. The area soil was typical weak clay; therefore the excavation was especially arresting and worthy to study. A linear perfectly plastic model with the Mohr-Coulomb failure criteria was adopted and merged into an explicit finite difference program FLAC in this study. A feasibility comparison between this analytical prediction and results from a field measurement were conducted.
This research case works as by the different surchrage condition analysis, when it works more heavier, the actual pile displacement value is bigger than the numerical analysis result. But when surchrage condition is smaller, the numerical analysis result is tally with the actual pile displacement value .

目 錄
第一章 緒論 ...............................................1
1.1前言 ...................................................1
1.2研究動機 ...............................................2
1.3研究目的 ...............................................6
1.4研究內容 ...............................................6
第二章 文獻回顧........................................... 8
2.1前言 ...................................................8
2.2區域地質回顧 ...........................................9
2.2.1台北盆地地質 .........................................9
2.2.2截彎取直工程之地質狀況 ..............................11
2.2.3地質改良過程 ........................................15
2.3深開挖分析方法 ........................................21
第三章 數值分析程式FLAC原理計算 ..........................28
3.1程式介紹 ..............................................28
3.2 FLAC2D程式原理與架構 .................................28
3.3有限差分法之特性 ......................................29
3.4 FLAC2D程式應力－應變模式 .............................30
3.5 FLAC2D分析模擬方法 ...................................31
3.5.1土壤模式選擇 ........................................31
第四章 截彎取直段深開挖案例分析 ..........................41
4.1基地概況 ..............................................41
4.2基地地層資料 ..........................................41
4.3 土壤試驗項目 .........................................45
4.3.1工作內容 ............................................45
4.3.2室內試驗 ............................................47
4.4基礎施工步驟...........................................49
4.4.1基礎開挖擋土措施 ....................................49
4.5安全監測系統佈設內容 ..................................51
4.5.1擋土設施安全觀測 ....................................51
4.5.2鄰近設施之穩定性觀測 ................................52
4.6數值分析模式 ..........................................56
4.6.1 土壤參數值 .........................................56
4.6.2網格建立 ............................................57
4.7數值分析結果討論 ......................................62
4.7.1 SMW樁水平位移分析 ..................................62
4.7.2 基地外側地表沉陷分析 ...............................62
4.8分析結果與監測值檢討 ..................................64
4.8.1開挖引至擋土樁變形 ..................................64
4.8.2樁體變位結果與數值分析結果比較 ......................64
4.8.3地表沉陷實際監測值與數值分析結果比較 ................72
4.9 壓密效應對位移之探討 .................................74
4.9.1 SMW樁體位移結果 ....................................74
4.9.2樁體位移與沉陷量的關係 ..............................74
第五章 結論 ..............................................76
參考文獻 .................................................78
附錄一 數值分析輸入資料 ..................................82
表目錄 ...................................................IV
圖目錄 ....................................................V
表目錄
表2-1 台北盆地組成物質垂直分佈概況 .......................11
表4-1 鑽孔作業數量統計表 .................................46
表4-2 鑽探與試驗工作項目統計表 ...........................46
表4-3 土層簡化參數表 ....................................48
表4-4 水平鋼支撐架設表 ...................................49
表4-5 FLAC輸入土層參數表 ................................56
表4-6水平鋼支撐預壓力輸入值 ..............................61
表4-7傾斜管量測紀錄表 ....................................65
表4-8 開挖階段基地北側地表沉陷監測值與數值分析結果比較表..75
圖目錄
圖1-1 基隆河截彎取直前流域圖（杜友仁等人，1997）...........4
圖1-2 基隆河截彎取直前流域數值地形圖（杜友仁等人，1997）...4
圖1-3 基隆河流域整治工程圖（亞新工程顧問股份有限公司，1993）.5
圖2-1 台北市地層分區圖（CHENG,1987）......................10
圖2-2 舊宗段截彎取直期間屯土區鑽孔柱狀圖（亞新工程顧問股份有限公司，1993）................................................13
圖2-3 舊宗段截彎取直期間舊河道區鑽孔柱狀圖（亞新工程顧問股份有限公司，1993）..............................................14
圖2-4 垂直排水帶構造圖 ...................................17
圖2-5 垂直排水帶打設過程 .................................17
圖2-6 垂直排水帶打設完成後 ...............................18
圖2-7 排水砂床舖設 .......................................18
圖2-8 排水砂床內設置之集水井 .............................19
圖2-9 金泰段封口試驗場位置圖 .............................19
圖2-10 填土期間監測沉陷曲線 ..............................20
圖2-11 簡支樑法 ..........................................23
圖2-12 連續樑法 ..........................................23
圖2-13 假設支點法 ........................................24
圖2-14 彈性法 ............................................25
圖2-15 塑性法 ............................................25
圖2-16 應力疊加法 ........................................26
圖2-17 彈塑性法 ..........................................26
圖2-18 數值分析法 ........................................27
圖3-1 FLAC程式運算方式 ..................................29
圖3-2 分析採用之邊界範圍 .................................34
圖3-3 三軸鑽掘機施作情形 .................................36
圖3-4 鑽掘孔置入H型鋼 ....................................37
圖3-5 SMW工法施工機具示意圖 ..............................38
圖4-1 基地位置圖（鑽孔配置） .............................44
圖4-2 基礎開挖施工剖面圖 .................................50
圖4-3觀測系統配置平面圖(第一、二層水平鋼支撐完成後) ......53
圖4-4觀測系統配置平面圖(第三層水平鋼支撐完成後) ..........54
圖4-5觀測系統配置平面圖(第四、五層水平鋼支撐完成後) ......55
圖4-6 FLAC分析流程 ......................................59
圖4-7 數值分析網格模式建立 ...............................60
圖4-8 網格模擬水平鋼支撐建立(局部放大) ...................61
圖4-9 數值分析之SMW樁變位情形 ............................63
圖4-10 數值分析之地表沉陷曲線 ............................63
圖4-11數值分析擋土樁變位情形（基地北側第一階段開挖） .....66
圖4-12數值分析擋土樁變位情形（基地北側第二階段開挖） .....66
圖4-13數值分析擋土樁變位情形（基地北側第三階段開挖） .....67
圖4-14數值分析擋土樁變位情形（基地北側第四階段開挖） .....67
圖4-15數值分析擋土樁變位情形（基地北側第五階段開挖） .....68
圖4-16數值分析擋土樁變位情形（基地北側第六階段開挖） .....68
圖4-17數值分析擋土樁變位情形（基地南側第一階段開挖） .....69
圖4-18數值分析擋土樁變位情形（基地南側第二階段開挖） .....69
圖4-19數值分析擋土樁變位情形（基地南側第三階段開挖） .....70
圖4-20數值分析擋土樁變位情形（基地南側第四階段開挖） .....70
圖4-21數值分析擋土樁變位情形（基地南側第五階段開挖） .....71
圖4-22數值分析擋土樁變位情形（基地南側第六階段開挖） .....71
圖4-23地表面沉陷監測及數值分析曲線 .......................73

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