臺灣博碩士論文加值系統

台灣隧道工程之施工方式漸多採用新奧地利隧道施工法（NATM）施工，其開挖支撐多使用收斂圍束法（Convergence Confinement Method）理論為支撐設計方式。關於隧道工程開挖支撐之模擬分析，三維有限元素法為廣泛使用之計算方法，但此分析方法需要較繁複的輸入方式，所需花費的時間也受到模型形式與岩體材料影響。為了能迅速簡便地預估開挖過程引致之徑向位移與應力變化，本研究採用收斂圍束法理論並以新外顯法分析為計算分析方法。
隧道分析法乃用模擬隧道開挖及支撐系統行為作為之計算方式，本研究採用之方法分別為數值分析與解析解等模擬。數值分析中，以有限元素法依據力學理論建立數值模型，模擬隧道開挖與支撐之力學行為。在解析解方面，新外顯法則以收斂圍束法為理論基礎，利用試算程式，計算岩體開挖後之應力釋放與岩體收斂。其次，岩體材料分為彈性與彈性完全塑性兩種狀態，分別討論有支撐與無支撐時之隧道收斂圍束情形。
經由研究分析結果顯示，在彈性模式下，新外顯法與有限元素法之結果大致相符合。在彈性完全塑性模式下，無支撐隧道開挖之分析結果可知，岩體參數之凝聚力與摩擦角對最終徑向位移量有較顯著之影響。在有支撐隧道開挖模式下，由於岩體產生塑性行為，且有較大之徑向位移量，因此架設支撐時機就顯的特別重要。至於複合支撐系統方面，因岩栓並非主要提供支撐勁度之來源，無法有效的抑制岩體位移。另在塑性點後支撐，則岩體之地盤反應曲線將沿塑性曲線移動。最後，兩種模擬分析之數值結果非常接近。

中文摘要 I
英文摘要 II
誌 謝 III
目 錄 IV
表 目 錄 VII
圖 目 錄 VIII
圖 目 錄 VIII
符號說明 XVI

第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究方法與目的 1
1.3 研究內容與架構 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 前言 4
2.2 收斂圍束法之基本理論 4
2.2.1 圍束損失 5
2.2.2 地盤反應曲線 6
2.2.3 支撐反力曲線 8
2.2.4 岩體開挖與結構互制之行為 12
2.3 隧道開挖之前進效應 13
2.4 岩體開挖之破壞模式 14
2.5 開挖岩體之潛變行為 15
2.6 其他相關文獻 16
第三章 隧道開挖與支撐之力學行為模擬分析方法 23
3.1 前言 23
3.2 有限元素法分析 24
3.2.1 有限元素原理介紹 24
3.2.2 有限元素分析程式之處理程序介紹 24
3.2.3 有限元素程式模擬分析步驟 25
3.3 新外顯法分析 27
3.3.1新外顯法之基本假設 27
3.3.2 新外顯法之分析處理程序 28
3.3.3 新外顯法之模擬分析步驟 29
第四章 無支撐隧道開挖之地盤反應行為模擬分析 61
4.1 前言 61
4.2 模擬分析之假設 61
4.3 新外顯法模擬結果 62
4.3.1 彈性模式 62
4.3.2 彈性完全塑性模式 62
4.4 有限元素法模擬結果 62
4.4.1 彈性模式 62
4.4.2 彈性完全塑性模式 63
4.5 新外顯法與有限元素法之分析結果比較 63
第五章 隧道開挖支撐之互制行為模擬分析 84
5.1 圍束損失參數影響性探討 84
5.2 支撐構件使用參數與假設條件 85
5.3 新外顯法模擬結果 85
5.3.1 彈性模式 85
5.3.2 彈性完全塑性模式 86
5.4 有限元素法模擬結果 87
5.4.1 彈性模式 87
5.4.2 彈性完全塑性模式 87
5.5新外顯法與有限元素法之分析結果比較 88
第六章 結論與建議 123
6.1 結論 123
6.2 建議 124

參考文獻 125

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