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研究生:鐘紹宏
研究生(外文):ZHONG,SHAO-HONG
論文名稱:淺層埋設管線之拽阻力研究
指導教授:徐豋文
指導教授(外文):XU,DENG-WEN
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:78
語文別:中文
中文關鍵詞:淺層埋設管線拽阻力土壤側應力尺寸效應邊界因素快剪試驗
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臺灣地區的地形山陡川急,且多地震、臺風,導致坡地不穩定,容易發生滑動。維生
管線為細長之結構,對彎矩及軸力之抵抗能力簿弱,當通過不穩地質區時時,可能因
土層滑動作用,產生過大應力而導致管體破壞,造成生命財產之損失。本研究針對淺
層埋設管線在砂性土壤中受不同之喳擊速度下,探討其曳阻力,以作為設計管線之參
考。
1976年Narti 做過試驗證明,在垂直管椿靜止而外界上壤移動時,對管椿產生之土壤
側應力,是和土壤靜止、移動管椿時產生相同之側應力。1977年Audibert & Nyman的
28〃×18〃×15〃(L×W×H) 之試驗箱,1,2.45〃,及4.5〃之管徑、變化埋設深度
、推導出估計側壓力之公式。但未對速度之影響做研究。1987年, 徐登文會對海底沉
積土在各種速度之移動下, 對輸油管線曳阻力之影響做一探討,得知在深積土喳擊速
度大時,對管線產生之曳阻力也大。是做采用大型試驗箱,考慮喳擊速度之影響為本
試驗觀察之重點。
考慮尺寸效應及邊界因素之影響,本試驗首先建造一長6'寬6'高4'之大型鐵箱,并選
用鐵制管線長度為4',直徑分別為1.5〃 ,3〃 ,6〃 ,及9〃 。試驗方法為:
1.通過#6篩之臺中大肚溪天然河砂,以10公分×10公分之直剪盒,進行快剪試驗,以
測定密度及內磨擦角φ之關系,以疏松及緊密兩種密度做為砂土之密度因素之研究。
2.模擬地表坍滑對管盄之喳擊,用lead screw馬達控制管盄之水平移動速度。
3.將管線埋置砂中,strain transducer 裝置於管之兩側,以Data Logger 配合電腦
、記錄土壤側力及管線位移關系。
4.在疏松(r=1.55g/cm , =42 ,Dr=22%)及緊密(r=1.75g/cm , =47 ,Dr=97%)
之砂土中,進行模擬試驗以探討下列因素對土壤曳阻力之影響: 管線直徑 管線埋
設深度 管線之移動速度。
5.淺層埋設管線類似於淺基礎,試驗結果將與淺基礎承載理論或Audibert & Nyman之
結果做一比較。
將試驗求得之最大側應力,管線埋設深度在考慮管線移動速度下,用無因次分別表之
,并以數學模式求得其最佳之模型關系式。此式可反推求在其它不同狀錶下管線可能
承受之最大土壤側力,以提供管線設計者之參考。

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