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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉秀蘭
研究生(外文):Hsiu-Lan Liu
論文名稱:新觀音隧道變形監測系統應用之研究
論文名稱(外文):Research on the Application of Deformation Monitoring Systems for
指導教授:林三賢林三賢引用關係
指導教授(外文):San-Shyan Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:河海工程學系碩士在職專班
學門:工程學門
學類:河海工程學類
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:133
中文關鍵詞:監測變形
外文關鍵詞:monitoringDeformation
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摘 要
隧道工程由於面臨地質條件難以事先探查完全掌握、施工環境惡劣及設計理論未臻完善等狀況,為具高危險性之地下工程,而監測作業即是確保其施工安全之最大保障。而隧道工程前採ASSM(American Steel Support Method)施工,進展至大規模採新奧工法(NATM)理念施工,監測即為NATM設計及施工之重要一環。
面對台灣山多、地形險峻且地質複雜多變甚或驟變,在不可避免須興建隧道時,其工期、成本與品質均是一大挑戰。為盡量減少隧道災變發生,應盡可能掌握地質及以施工技術、管理克服,而監測作業亦須配合,甚或不可或缺。蓋因施工監測可彌補設計時地質資料之不足,回饋設計以適時調整施工支撐,達到有效、經濟,使施工順利,進而防止災害發生,確保施工安全。
一般山岳隧道所面對的大地材料,仍有許多現實條件尚未能有效掌握地質狀況,尤其台灣位處板塊衝撞帶,地質複雜且多變,雖設計分析縝密周詳及處理工法進步,但仍無法完全解決上述種種未知的條件。
本研究以系統化探討說明隧道工程施工監測之目的、項目及監測系統設計的選定、配置與監測頻率,並針對隧道開挖面檢視及監測結果紀錄彙集整理、變位歷時曲線推估及分析評估檢討開挖地層之穩定性。蒐集整理新觀音隧道北橫坑交叉段附近各種施工記錄,初步歸納異常狀況主要肇因於交叉段應力集中與隧道擠壓變形兩大因素,對開挖對圍岩變形的影響範圍,依據隧道淨空變形歷時曲線分析成果,探討交叉段附近擠壓現象對隧道圍岩持續變形與支撐應力之影響,依據引致異常狀況原因的明瞭與其可能影響程度的評估,研擬有效的補強對策,即分別採取逐輪修挖、加強支撐、內襯砌混凝土加厚及採鋼筋混凝土襯砌等對策,經監測成果顯示成效良好,故上述處理對策已有效克服交叉段與擠壓性地層引致的隧道工程施工困難問題。
ABSTRACT
Research on the Application of Deformation Monitoring Systems for
New Kuanyin Tunnel
Tunnelling is a very risky underground work due to the geological conditions are hard to fully disclosed by the applied explorations, the construction environments are poor and due to the design theories are not completed developed. Therefore the safety of the tunnel construction is mainly relied on the monitoring operations. In recent years, Tunnelling by using the American Steel Support Method (ASSM) has been greatly replaced by the New Austrian Tunnelling Method (NATM). The monitoring operation is one of the important items for the design and construction for the NATM.
In view of the complex geological and geographical conditions, sometimes it is inevitable to construct the tunnels, and the time, cost and the quality involved in the tunnelling would normally become a major challenge. In order to minimize the occurrences of disasters during tunnelling the geological conditions should be comprehended and the construction technique and management should also be well conducted. In addition, the incorporation of monitoring works is also deemed to be essential. Since the monitoring data can be an important reference to correct the errors of design resulting from insufficient geological investigations so that a safe and cost effective tunnel construction can be achieved.
The ground materials, for tunnelling through mountainous area, may not be perceived completely due to certain realistic limitations. Furthermore, Taiwan is situated on the collision belt of two tectonic plates and the geologic conditions are extremely complicated. Although the design and analysis is so prudent and flawless and the treatment methodologies are so advanced, the unknown conditions as aforementioned are not resolvable still.
A systematic study is made herein to describe the purposes of construction monitoring for tunnelling and to reveal the designing of monitoring system including the items, instrument layouts and frequency of readings. Stability of excavation is evaluated based upon the observation of excavation faces, reviewing of the monitoring data and through the analysis of historical deformation curves. The construction records, at the junction section of north drift of New Kuanyin tunnel, were collected and studied. It is understood that the abnormal conditions are as the consequence of the stress concentration and ground squeezing. The effects of squeezing phenomena to the continuous deformation at the tunnel’s surrounding ground and to the pressure of the supporting systems are studied, according to the analysis of the historical curves of tunnel deformation. This would help to understand the extent of affected area in the surrounding ground as the ground is subjected to excavation. The effective treatment strategies were decided according to the understanding of the factors causing the abnormal conditions. These strategies include the modification in each advancing step, supplemental supports, increasing thickness of inner lining and adopting the lining with reinforcements. The monitoring results showed the treatments had successfully dealt with the tunnelling problems caused by squeezing ground and the problems inherent at the junction section.
目 錄
內容 頁次
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 IX
相片目錄 XII
第一章導論 1-1
1.1前言 1-1
1.2研究動機及目的 1-2
1.3研究方法 1-3
1.4論文內容 1-3
第二章 隧道監測系統發展之回顧 2-1
2.1台灣隧道工程之發展 2-1
2.1.1 1950年代中期以前之萌芽期 2-1
2.1.2 1950年代後期起至1970年代後期之成長期 2-1
2.1.3 1970年代後期迄今之茁壯期 2-1
2.2監測系統之發展 2-3
第三章 監測系統之設計與量測 3-1
3.1 監測目的與項目 3-1
3.1.1 監測目的 3-1
3.1.2 監測項目 3-2
3.2 監測系統設計 3-5
3.2.1 監測項目之選定 3-5
3.2.2 監測系統之配置 3-6
3.3監測頻率 3-10
3.3.1初始值 3-10
3.3.2監測頻率 3-10
第四章 監測結果處理 4-1
4.1 監測結果整理 4-1
4.1.1 隧道開挖面檢視記錄 4-1
4.1.2 監測結果記錄 4-2
4.1.3 監測圖整理 4-2
4.2 變位歷時曲線圖推估 4-3
4.3 監測結果之分析與評估 4-5
第五章 監測成果回饋 5-1
5.1 監測結果回饋設計與施工 5-1
5.2 案例介紹 5-3
5.2.1 山線雙軌工程三義一號隧道穿越中山高速公路段 5-3
5.2.2 南迴鐵路大鳥隧道 5-5
5.2.3 南迴鐵路多良二號隧道南洞口段 5-11
第六章 隧道變形監測系統應用之研究-以新觀音隧道工程主隧道北橫坑交叉段為例 6-1
6.1新觀音隧道工程 6-1
6.1.1 工程概述 6-1
6.1.2地形與地質 6-1
6.1.3施工概況 6-5
6.2主隧道北橫坑交叉段地質 6-8
6.2.1 主隧道(北橫坑交叉段附近) 6-8
6.2.2北橫坑交叉段 6-10
6.3 主隧道北橫坑交叉段監測系統設計與整理 6-12
6.3.1 監測系統設計 6-12
6.3.2監測結果整理 6-13
6.4隧道擠壓變形檢討 6-16
6.4.1 隧道擠壓現象 6-16
6.4.2隧道擠壓破壞 6-17
6.4.3交叉段附近隧道頂拱與測壁位置圍岩變位情況 6-18
6.5 主隧道北橫坑交叉段擠壓變形補強處理與成效探討 6-19
6.5.1擠壓變形補強處理 6-19
6.5.2補強處理後監測 6-19
6.5.3補強處理成效探討 6-20
6.6回饋設計施工之探討 6-22
6.6.1修挖與支撐之補強 6-22
6.6.2內襯砌之設計因應 6-22
6.6.3長期監測作業評估 6-23
第七章 結論與建議 7-1
7.1結論 7-1
7.2建議 7-3
第八章 參考文獻 8-1
第八章 參考文獻
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