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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:謝忠勤
研究生(外文):Chung-Ching Shieh
論文名稱:不同塑性黏土不排水剪力強度之研究
論文名稱(外文):The study of the consolidated-undrained shear strength for the differnet plastic clay
指導教授:金永斌陳景文陳景文引用關係
指導教授(外文):Yung-Pin ChinJing-Wen Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:臨界狀態理論完全狀態邊界面彈性牆不排水剪力強度均向壓密塑性指數
外文關鍵詞:Cam-clay moduleModified Cam-clayCritical StateRoscoe surfaceHvorslev surfaceElastic WallPlastic Index
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黏土對土木工程的影響很大,往往在地層僅存在薄薄的一層,即對土層強度有很大的影響,並且造成施工上很大的困擾。因此工程師必須瞭解黏土之強度及力學行為,以期在土木工程中遭遇黏土的問題上,能有最適切之處理辦法。

本文想探討黏土在不同的有效圍壓、不同塑性指數狀態下,正常壓密及過壓密黏土的影響狀況。本研究以控制試驗黏土土樣初始孔隙比e = 1.25、添加三種不同皂土含量配合比(3%、6% 和10%),三種不同過壓密比OCR(1.00、1.25 和1.50) 和三組不同之有效圍壓 (50 kPa、75 kPa 和100 kPa),進行三軸壓密不排水兼量取孔隙水壓試驗。

主要目的乃在探討不同塑性指數黏土之不排水剪力強度,並藉由臨界破壞理論的Cam-clay模式和Modified Cam-clay模式,對所進行試驗之結果,探求兩個不同理論上的分析,進而探討模式是否能預測不同塑性土壤之適用性。

由實驗得知,模式對於正常壓密狀態之黏土模擬情況較為符合,且Cam-clay model對於塑性指數較高的黏土對塑性指數較低的黏土較能符合預期上之成果。相反的Modified Cam-clay model對於塑性指數較低的黏土反而較能符合試驗值。而對試驗強度上加以探討,試驗土樣隨著添加皂土含量的減少,其強度有顯著的增加趨勢,亦即不同塑性指數的黏土,對塑性指數較大的黏土而言,其強度變化靈敏度極高。
摘要……………………………………………………………………………I
誌謝……………………………………………………………………………II
目錄……………………………………………………………………………III
圖目錄…………………………………………………………………………VI
表目錄…………………………………………………………………………XV
符號說明………………………………………………………………………XVI
第一章 序論………………………………………………………………… 1
第二章 相關之研究歷史回顧……………………………………………… 3
第三章 臨界狀態理論……………………………………………………… 6
3-1 前言………………………………………………………………………6
3-2 應力-應變參數的定義………………………………………………… 6
3-3 均向壓密…………………………………………………………………8
3-4 等值壓密應力……………………………………………………………9
3-5 應變硬化參數……………………………………………………………10
3-6 三維應力空間之應力路徑………………………………………………10
3-7 均向壓密與單向度壓密試驗之比較……………………………………11
3-8 臨界狀態線………………………………………………………………12
3-9 三軸試驗在三維空間的圖形……………………………………………14
3-10 Roscoe曲面…………………………………………………………… 15
3-11 Hvorslev曲面………………………………………………………… 17
3-12 完全狀態邊界面及土壤乾側、濕側………………………………… 18
3-13 正常壓密與過壓密黏土的行為……………………………………… 19
3-14 臨界狀態模式之應用………………………………………………… 22
3-14-1 土壤應力應變行為………………………………………………… 22
3-14-2 土壤破壞前之行為………………………………………………… 23
3-14-3 降伏曲面…………………………………………………………… 25
3-14-4 能量消散模式……………………………………………………… 26
3-15 臨界破壞模式的推導………………………………………………… 27
3-15-1 Cam-clay 模式………………………………………………………27
3-15-2 Modified Cam-clay 模式………………………………………… 29
第四章 試驗土樣、儀器及方法…………………………………………… 32
4-1 試驗土樣…………………………………………………………………32
4-2 試驗的儀器………………………………………………………………33
4-2-1 控制系統………………………………………………………………34
4-2-2 載重系統………………………………………………………………34
4-2-3 三軸室及體積變化儀…………………………………………………34
4-2-4 感應器及訊號調整系統………………………………………………34
4-2-5 介面轉換系統…………………………………………………………35
4-2-6 電腦……………………………………………………………………35
4-3 試驗方法…………………………………………………………………35
4-3-1 配合比土樣……………………………………………………………35
4-3-2 試驗土樣………………………………………………………………35
4-3-3 試體安裝程序…………………………………………………………35
4-3-4 試體飽和………………………………………………………………36
4-3-5 試體壓密………………………………………………………………36
4-3-6 均向壓密試驗…………………………………………………………36
4-3-7 壓密不排水三軸壓縮試驗……………………………………………37
第五章 試驗結果分析與分析模式預測…………………………………… 38
5-1 參數的決定………………………………………………………………38
5-1-1 與 之選定……………………………………………………………39
5-1-2 參數 值及土壤之有效內摩擦角 的選定……………………………40
5-2 試驗結果分析……………………………………………………………48
5-2-1 前言……………………………………………………………………48
5-2-2 試驗圖表分析…………………………………………………………49
5-3 分析模式預測……………………………………………………………62
5-3-1 模式對軸差應力與應力比預測之評估………………………………62
5-3-2 模式對超額孔隙水壓與應力應變路徑之分析評估…………………82
5-4 加載速率對土壤強度之影響……………………………………………99
5-5 有效圍壓持續的時間對土壤強度之影響………………………………103
第六章 結論與建議………………………………………………………… 106
6-1 結論………………………………………………………………………106
6-2 建議………………………………………………………………………110
參考文獻………………………………………………………………………111
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22.金永斌,湯相岐,「軟弱黏土不排水剪力強度之研究」,第九屆大地工程研討會論文集,2000。
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