臺灣博碩士論文加值系統

本研究以東西向快速公路漢寶草屯線八卦山隧道為案例，隧道開挖為分段開挖，其影響隧道開挖面變形主要因素為湧水問題及軟弱土層。故本研究配合現場監測資料以電腦程式進行數值模擬。
本研究分析結果為：（1）研究地區礫石地層反算參數約為 E＝360∼410MPa；C＝0.02MPa∼0.019 MPa；ψ＝40°。（2）由現地資料整理得知，上半斷開挖後之變形量已佔了全斷面開挖後變形量的70∼80％。（3）折減力學參數發現隧道變形量由E值控制，隨著E值由360MPa折減至72MPa時則各點變形量平均增加2至3倍。（4）經由分析發現地下水位於地表下5m及頂拱上方25m時隧道開挖於上半部時就已經破壞；若降至頂拱及側壁時雖然隧道開挖處於穩定但需再作降水處理使開挖面更趨於穩定；若降低至開挖面底下時，地下水便對隧道變形影響不大，其變形量更只有水位在側壁之20％左右。

In order to study deformation behavior of gravel tunnels during evcavation procedures, in which groundwater seepage and weak soil/rock formation are the two greatest controlling factors; this research used the P-Q Shan tunnel along the East-West expressway in Central Taiwan. The study was conducted with in-situ deformation monitoring data and computer numerical simulation using FLAC program.
The results of the study revealed the following:
(1) In the study area, the dominant mechanical parameters of the gravel deposits are: E＝360-400 Mpa; C＝0.019-0.020 Mpa;ψ＝40°.
(2) Deformations occurred during the upper-half excavation attribute to 70-80% of the total deformation from the entire excavation procedure.
(3) The effects of mechanic parameter reduction due to excavation disturbance on deformations are dominated by modulus "E." Reducing E from 360 Mpa to 72 Mpa resulted in up to a three-time increase of deformations at selected points over the excavation section.
(4) The deformations during the upper-half excavation already reached "failure" conditions before the start of the lower half excavation when groundwater tables are five meters below the ground surface and 25 meters above the top of the tunnel excavation. However, as the groundwater table was lowered to or below the top of the excavation, the deformations stabilized before "failure." Lastly, groundwater below the bottom of the excavation, compared to groundwater alongside the excavation, exhibits insignificant effects on deformation (less than 20%).

摘要 I
ABSTRACT II
誌 謝 III
目 錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3 研究方法及流程 2
1.4 研究內容 4
1.5 預期研究成果及可能工程實務應用 5
1.5.1 預期研究成果 5
1.5.2 可能工程實務應用 6
第二章 文獻回顧 8
2.1 台灣卵礫石層之地質背景 8
2.1.1 卵礫石層之成因與類型 10
2.1.2 地質條件對隧道之影響 12
2.2 台灣地區卵礫石層分佈 13
2.2.1 卵礫石層之工程特性 13
2.2.2 卵礫石層力學特性 17
2.3 卵礫石層隧道設計與施工 18
2.3.1 卵礫石隧道之岩體分類 18
2.3.2 卵礫石隧道開挖及支撐方式 20
2.4 卵礫石隧道開挖變形之行為 20
2.4.1隧道彈塑性理論 21
2.4.2 隧道開挖變形影響之因素 23
2.5 前人對卵礫石層之研究 24
第三章 數值分析架構 28
3.1 FLAC程式簡介 28
3.1.1 FLAC4.0程式之運算程序 29
3.1.2 組合律模式 29
3.1.3 FLAC4.0之基本術語定義及指令說明 31
3.1.4 FLAC 分析流程及指令輸入說明 32
3.2 結語 35
第四章 研究方法及內容 37
4.1 反算回饋理論與應用 37
4.1.1 回饋分析理論 37
4.1.2 逆分析理論 38
4.1.3 直接法分析理論 39
4.2 分析之流程及基本假設 40
4.3 隧道分析採用之元素 41
4.3.1 平面應變元素 42
4.3.2 梁元素 42
4.4 東西向快速公路漢寶草屯線八卦山隧道之簡介 44
4.5 地質狀況 45
4.5.1隧道地質概述 45
4.5.2 隧道地質情況 46
4.6 隧道設計之概述 48
4.6.1 隧道岩體分類及支撐等級 49
4.6.2 隧道開挖方式 56
第五章 卵礫石隧道地盤參數反算分析之研究 59
5.1 直接法反算分析 59
5.2 礫石層反算分析 61
5.3 反算結果分析討論 63
5.4 結語 66
第六章 卵礫石層隧道案例分析結果與討論 68
6.1 岩盤及支撐基本假設 68
6.2 分析參數之決定 72
6.3 隧道變形行為及數值分析結果 75
6.3.1 現地監測資料進行變形行為分析 76
6.3.2 礫石隧道力學參數E、C值對開挖變形之影響 82
6.3.3 地下水位對卵礫石層開挖變形之影響 87
6.4 隧道變形行為及數值分析討論 95
6.4.1 礫石隧道監測變形行為分析討論 95
6.4.2力學參數對開挖變形之影響討論 96
第七章 結論與建議 97
7.1 結論 97
7.2 建議 98
7.2.1 工程實務應用之建議 98
7.2.2 後續相關研究之建議 99
參考文獻 99

1.Panet, M.＆ A.Guenot（1982），"Analysis of Convergence Behind the Face of a Tunnel" Tunnelling 82,Brighton，pp.197-204.
2.Guenot, A.,M. Panet and J.Sulem（1985），"A New Aspect in Tunnel Closure Interpretation"，pp.455-460，Rapid City.
3.Sakurai, S.（1993）,The Assessment OF Tunnel Stability on the Basis of Field Measurement，Proc. Convegno Nazionale Di Geotechica，Rimini，Italy.
4.Das, B.(1994)，Principles of Technical Engineering,Third Edition，PP.81-82.
5. By Evert Hoek1（2001），BIG TUNNELS IN BAD ROCK.
6.鄭文隆(1986)，室內試驗對夯實紅土礫石材料力學性質之研究，國
立台灣技術學院報告書。
7.林國楨（1993），淺層礫石隧道開挖之數值分析，碩士論文，國立
台灣科技大學營建工程系。
9.吳文隆、何泰源、林俊良(1995)，台灣卵礫石層的工程特性，國際卵礫石層地下工程研討會論文集，第1-61~1-72頁。
10.陳堯中(1995)，礫石層隧道工程行為及數值分析之研究，財團法人台灣營建研究中心。
11.鄭文隆、陳志南、林志冠（1995），岩石隧道開挖之前期變形量初步研究，第六屆大地工程學術研究討論會，第759~768頁。
12.張吉佐、吳昌修等(1995)，卵礫石隧道之設計與施工探討，國際卵礫石層地下工程研討會，台北，第2-139~2-150 頁。
13.陳福勝、王文通、周允文、何泰源、侯嘉松等(1995)，NATM 應用於卵礫石層隧道之設計與施工探討，國際卵礫石層地下工程研討會，台北，第2-97~2-110 頁。
14.陳堯中（1995）， 隧道工程監測自動化，台灣工業技術學院。
15.鄧屬予(1996)，台灣卵礫石層的地質背景，地工技術，第55 期，第5-24頁。
16.張吉佐、陳逸駿、嚴世傑、蔡宜璋(1996)，台灣地區中北部卵礫石層工程性質及施工探討，地工技術，第55 期，第35-46頁。
17.趙基勝，陳福勝，何泰源司（1997），八卦山卵礫石層隧道之規劃與設計，中華顧問工程。
18.曾大仁、林秋明(1997)，北二高木柵隧道擠壓破壞案例探討，第23~41 頁。
19.財團法人中華顧問工程司大地工程部(1998)，卵礫石層最適支撐之研究，財團法人中華顧問工程司。
20.曾大仁(1999)，山岳隧道湧水地質處理施工案例探討，特殊地質隧道工程研討會台北，第1~18 頁。
21.張吉佐、劉弘祥(1999)，蘭潭隧道工程設計與施工之探討，特殊地質隧道工程研討會，第19~38 頁。
22.何泰源，周允文，周永川，陳福勝（1999），卵礫石層隧道之開挖面穩定與地下水問題探討，中華顧問工程公司。
23.李明勳（2000），卵礫石隧道開挖變形行為最佳化數值分析，碩士論文，國立台灣科技大學營建工程系。
24.林炳森、黃添坤、壽克堅、吳元廷、張發魁、顏嘉男、吳家聰、鐘志弘、邵維國等(2000)，東西向漢寶草屯線E407-1 標八卦山隧道施工專題研究-袪水工法、室內止水灌漿試驗及性能評估試」，交通部公路局委託。
25.陳堯中(2001)，卵礫石層隧道工程行為之研究，土木水利，第二十八卷，第二期，第5-19頁。
26.黃偉明（2001），八卦山卵礫石層隧道施工進度案例探討，碩士論文，朝陽科技大學營建工程系。
27.張吉佐、林銘郎、王泰典、翁孟嘉、蔣序元、王文通、王怡人、陳正勳、張淵明等(2001)，台灣地區隧道岩體分類系統暨隧道工程資料庫之建議(第二期)工作項目C-台灣地區特殊地質狀況之調查評估期末報告，行政院公共工程委員會委託。
28.公共工程委員會(2002)，台灣地區隧道岩體分類系統暨隧道工程資料庫之建立(第三期九十一年度)成果報告。
29.何泰源、陳卓然、陳福勝（2003），潛盾隧道襯砌環片與土壤互制行為之探討，地工技術第97 期第77-86 頁。
30.李宏徹等人（2003），台灣隧道工程的變革。
31.鍾志明（2004），卵礫石夾砂層在高地下水壓情況下之隧道開挖施工案例，國工局第四期隧道工程施工及品管實務訓練班課程講義。