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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王奕志
研究生(外文):I-Chih Wang
論文名稱:土釘加勁邊坡耐震設計參數研究
論文名稱(外文):Study of the designed parameters of seismic resistance on nailed slopes
指導教授:張固宇
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:河海工程學系
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:土釘數值模擬土釘加勁邊坡
相關次數:
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摘要
土釘為目前常使用於穩定邊坡之工法,但因台灣位於環太平洋地震帶上,使得台灣地震頻繁,所以對於土釘加勁邊坡動態穩定的問題,必須加以重視與瞭解。
本研究以有限差分軟體FLAC針對土釘加勁邊坡進行動態數值模擬,分土釘長度、土釘打設傾角、土釘水平向間距等參數進行探討,目的找出土釘加勁邊坡耐震設計的最佳土釘參數。
分析結果顯示,增加土釘長度可提高土釘加勁邊坡遭受地震力時的穩定性,且在越陡翹的邊坡,土釘傾角的影響力越大,需要的土釘長度也越長。另外,最佳土釘水平向間距約為1.5~2.0公尺。

關鍵字:土釘、數值模擬、土釘加勁邊坡。
目錄

摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅶ
符號說明 Ⅹ

第一章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 研究目的與方法 2
1.3 研究內容 2

第二章 文獻回顧 4
2.1 土釘工法之特性 4
2.1.1土釘工法之優點 4
2.1.2土釘擋土結構之施工步驟 5
2.1.3使用土釘工法之注意事項 6
2.2土釘受力機制 6
2.3土釘結構物穩定分析方法 7
2.3.1德國法 7
2.3.2 Davis法 8
2.3.3法國法 10
2.4 土釘結構物之破壞模式與變形行為 10
2.4.1破壞模式 11
2.4.2變形行為 11
2.5強震作用下擋土牆破壞機制 12
2.6土釘結構物之縮尺模型試驗 13
2.7加勁擋土結構之數值分析 15

第三章 數值分析程式介紹與分析模式之建立 28
3.1 FLAC程式簡介 30
3.2 FLAC內建土壤組成律模式介紹 31
3.2.1等向彈性材料模式 32
3.2.2橫向等向彈性模式 32
3.2.3莫耳-庫侖塑性模式 32
3.2.4應變軟化/硬化模式 33
3.2.5零效模式 33
3.2.6遍在節理模式 33
3.2.7雙降伏塑性模式 33
3.3 FLAC之基本術語定義 34
3.3.1 FLAC常用的術語定義 34
3.3.2本研究所使用之FLAC基本指令說明 35
3.4結構元素介紹 37
3.4.1梁元素 38
3.4.2二力桿件元素 38
3.5 FLAC程式之特殊功能-動態分析 40
3.6 FLAC程式用於本數值模擬之分析流程 41
第四章 數值分析結果 .52
4.1土釘長度之影響 52
4.2土釘傾角之影響 54
4.3土釘水平間距的影響 55
4.4邊坡坡度影響 56

第五章 結論與建議 75
5.1結論 75
5.2建議 76

參考文獻 78

表目錄

表2-1 適用與不適用土釘工法之地質條件 19
表3-1 分析土釘長度與土釘打設傾角之模型組合(邊坡傾角60度)
44
表3-2 分析土釘長度與土釘打設傾角之模型組合(邊坡傾角70度)
45
表3-3 分析土釘水平向間距選用之模型組合 46
表3-4 數值模型之土壤參數 46
表3-2 數值模型之土釘參數 46
表4-1 各土釘打設傾角所需土釘長度(邊坡傾角60度) 58
表4-2 各土釘打設傾角所需土釘長度(邊坡傾角70度) 59


圖目錄

圖2-1(a)、(b)、(c)土釘受力機制(FHWA) 20
圖2-2德國法示意圖(Stocker) 20
圖2-3 Davis法示意圖(Shen) 21
圖2-4(a)、(b)、(c)土釘結構內部破壞示意圖(FHWA) 21
圖2-5土釘擋土牆各階段之側向變形(Wong) 22
圖2-6溝槽試驗反算之側向土壓力分佈(Raju) 22
圖2-7(a)、(b)離心機試驗之配置圖(Tufenkjian) 23
圖2-8土釘擋土強破壞型態示意圖(Tufenkjian) 23
圖2-9開挖深度與牆面位移之關係(Zhang) 24
圖2-10土釘水平間距與牆面位移之關係(Zhang) 24
圖2-11加勁長度與牆面變形之關係(Zhang) 25
圖2-12阻尼比與牆面變形關係(Bathurst) 25
圖2-13阻尼比與加勁材軸力之關係(Bathurst) 26
圖2-14以溫克彈簧模擬土釘與土壤互制(Kim) 26
圖2-15顯著頻率及延時對牆面變形之影響(Lin) 27
圖3-1有限元素法計算之流程圖(李維峰、洪勇善) 47
圖3-2有限差分法計算流程(Itasca) 47
圖3-3梁元素變形示意圖(Itasca) 48
圖3-4二力桿件元素受力機制(Itasca) 48
圖3-5土釘模型剖面圖 49
圖3-6材料勁度矩陣與材料質量矩陣之疊加關係圖(Itasca) 49
圖3-7傾角60度邊坡模型示意圖 50
圖3-8傾角70度邊坡模型示意圖 50
圖3-9地震歷時曲線 51
圖4-1土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角0度)
60
圖4-2土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角5度)
60
圖4-3土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角10度)
61
圖4-4土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角15度)
61
圖4-5土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角20度)
62
圖4-6土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角25度)
62
圖4-7土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角30度)
63
圖4-8土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角35度)
63
圖4-9土釘長度與坡面最大水平位移圖(60度邊坡,土釘傾角40度)
64
圖4-10 60度邊坡坡面各高程的水平向位移(土釘傾角25度) 64
圖4-11土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角0度)
65
圖4-12土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角5度)
65

圖4-13土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角10度)
66
圖4-14土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角15度)
66
圖4-15土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角20度)
67
圖4-16土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角25度)
67
圖4-17土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角30度)
68
圖4-18土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角35度)
68
圖4-19土釘長度與坡面最大水平位移圖(70度邊坡,土釘傾角40度)
69
圖4-20 70度邊坡坡面各高程的水平向位移(土釘傾角25度) 69
圖4.21 60度邊坡之土釘傾角與坡面最大水平位移關係 70
圖4.22 70度邊坡之土釘傾角與坡面最大水平位移關係 70
圖4.23土釘長度與土釘傾角關係 71
圖4.24土釘傾角與平均及最大面版位移關係(李宗穎) 71
圖4.25土釘水平間距與坡面最大水平位移關係(60度邊坡) 72
圖4.26不同土釘水平間距的坡面水平位移情形(60度邊坡) 72
圖4.27土釘水平間距與坡面最大水平位移關係(70度邊坡) 73
圖4.28不同土釘水平間距的坡面水平位移情形(70度邊坡) 73
圖4.29不同邊坡角度的坡面水平位移情形 74
圖4.30不同邊坡坡度之坡面變形(李宗穎) 74
參考文獻
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3. 蘇玉峰(2001),「土釘擋土牆設計參數研析」,碩士論文,國立台灣大學土木工程學研究所。
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11. 李維峰、賴盈如、廖南華(2003),「土釘加勁邊坡二維數值分析方法」,地工技術第98期,第39-54頁。
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