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研究生:陳力維
研究生(外文):Lee-Wei Chen
論文名稱:不同填築土料加勁擋土結構之行為與分析
論文名稱(外文):Performance and Analysis of the Reinforced Soil Retaining Structures with Different Backfill Materials
指導教授:趙紹錚趙紹錚引用關係
指導教授(外文):Sao-Jeng Chao
學位類別:碩士
校院名稱:國立宜蘭大學
系所名稱:土木工程學系碩士班
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:129
中文關鍵詞:加勁擋土結構加勁擋土牆地工合成材料有限元素法界面元素Reinforced soil retaining structure
外文關鍵詞:Reinforced soil retaining wallGeosyntheticsFinite element methodInterface element
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加勁擋土結構近年來發展相當迅速,然而,此種由填築土料及加勁材料所組成之結構物,其中土壤與結構之互制關係,仍有諸多尚需研究瞭解之部分。國內建造之加勁擋土結構,基於土方平衡及環保要求等考量,已放寬填築土料選取之基本要求,其範圍可從GW至CL。因此,目前設計採用之極限平衡法,所提出假設與規定之正確性,有待進一步之驗證,並期望能對不同材料性質的加勁擋土結構內部之行為表現,有更深入之瞭解。為此,本研究於91年在國立宜蘭大學構築二座1.5m高之加勁擋土牆(宜大砂土加勁牆及宜大黏土加勁牆),埋設應變計於加勁材料各部分,量測加勁材在加勁擋土牆內之應力應變分佈情形,以瞭解加勁擋土結構之行為。本研究除了對宜大砂土加勁牆及宜大黏土加勁牆進行長期之監測,以瞭解其受力後之應力應變發展機制外,並利用有限元素法,對加勁材及填築土料分別加以模擬分析,與現地進行監測所得之結果比較驗證。最後,再利用有限元素程式對加勁擋土結構進行各種不同條件之參數模擬分析,以期對加勁擋土結構提出合理之最佳化設計參考。
Reinforced Soil Retaining Structures are developed rapidly and constructed widely in civil engineering practices in our country. However, this kind of structure is composed of backfill materials and reinforcements, which is relatively complicated in considering of the soil-structure interaction, and needs more advanced study to understand the mechanical behavior. Having the consideration of balancing cutting and filling as well as environmental concept in mind, to use a large range of backfill materials is accepted recently. The backfill materials are ranged from GW to CL. Thus, the limit equilibrium method with certain assumptions on the lateral earth pressure and failure surface is questionable during the designing procedure. The mechanical behavior of the reinforced soil retaining structures demands more inside study. Therefore, two 1.5m in height test reinforced soil retaining walls were constructed in laboratory site of the National I-Lan University in the summer of 2002. Strain gauges were attached along the length of the reinforcements to monitor the strain and stress distribution in the reinforcements. The measured results can be used to illustrate the behaviors of the model structures. This research keeps on conducting the monitoring program to understand the development of stress and strain under loading. Meanwhile, finite element method is employed to simulate reinforcements and soils of the structures. The predicted results are compared with the measured data of the model structures to verify the proposed FEM model. Subsequently, a parametric study will be performed using the finite element model to understand the mechanical behavior of reinforced soil retaining structures. The factors affecting the wall performance will be investigated. Last of all, design recommendations for reinforced soil retaining structures will be proposed.
目錄
中文摘要
英文摘要
誌謝
表目錄
圖目錄

第一章 緒論
1.1 前言
1.2 研究動機與目的
1.3 研究方法與流程
1.4 論文架構

第二章 文獻回顧
2.1 加勁擋土結構簡介
2.1.1 加勁土壤結構原理
2.1.2 高分子材料地工格網之性質與特性
2.1.3 加勁擋土結構之優缺點
2.1.4 加勁擋土結構於土木工程之應用
2.2 加勁擋土結構之破壞機制
2.3 加勁擋土結構之設計方法
2.3.1 土壓力平衡法
2.3.2 破壞土體極限平衡法
2.3.3 綜合法

第三章 宜大加勁擋土結構之構築
3.1 試驗場地
3.2 填築土料
3.3 加勁土包
3.4 地工合成材料
3.5 應變計及量測系統
3.5.1 應變計
3.5.2 應變計之保護
3.5.3 接著劑
3.5.4 單支高分子材料加勁格網條抗拉試驗
3.6 構築步驟流程
3.7 篩分析試驗
3.8 夯實試驗
3.9 現地密度試驗

第四章 宜大加勁擋土牆監測結果
4.1 砂土加勁牆監測結果分析
4.1.1 應力應變監測結果
4.1.2 外觀變形監測結果
4.2 黏土加勁牆監測結果分析
4.2.1 應力應變監測結果
4.2.2 外觀變形監測結果
4.3 超載重試驗分析
4.3.1 試驗方法
4.3.2 試驗結果分析

第五章 土壓力平衡法設計分析
5.1 現地監測之量測值
5.2 各種土壓力設計方法之預測值
5.3 各種土壓力設計方法預測值與現地監測量測值之比較

第六章 破壞土體極限平衡法設計分析
6.1 邊坡穩定分析程式(STABL)應用簡述
6.2 加勁材料之處理策略
6.3 宜大加勁擋土牆參數模擬分析
6.3.1 砂土加勁牆模擬結果分析
6.3.2 黏土加勁牆模擬結果分析

第七章 宜大加勁擋土牆有限元素數值模擬分析
7.1 有限元素程式PLAXIS簡介
7.2 模擬流程說明
7.3 土壤結構互制關係
7.3.1 界面元素探討
7.3.2 界面元素強度
7.4 有限元素模擬分析
7.5 拉出試驗與直接剪力試驗介紹
7.5.1 拉出試驗
7.5.2 直接剪力試驗
7.5.3 拉出試驗與直接剪力試驗之探討
7.6 宜大砂土加勁牆之模擬驗證
7.7 宜大黏土加勁牆之模擬驗證

第八章 參數分析及最佳化設計
8.1 Phi-c折減法
8.2 參數分析
8.2.1 幾何模型邊界固定條件對FS之影響
8.2.2 加勁牆牆高對FS之影響
8.2.3 加勁牆傾角對FS之影響
8.2.4 填築土料之凝聚力對FS之影響
8.2.5 填築土料之摩擦角對FS之影響
8.2.6 多階式加勁擋土牆設計分析
8.3 最佳化設計

第九章 結論與建議
9.1 結論
9.2 建議

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