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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:范凱超
研究生(外文):Kai-Chou Fan
論文名稱:構築於邊坡上方基礎承載力之探討
論文名稱(外文):A Study on Bearing Capacity of Foundation at the Top of Slope
指導教授:黃添坤黃添坤引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:邊坡
外文關鍵詞:das
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邊坡為地表與水平面成ㄧ傾斜角度者,其可分天然或人為的,若地表面非水平,則重力分量會促使土壤向下移動,但當此重力分量足夠大時,或是土壤強度無法負荷時邊坡將會發生破壞行為。在許多情況下,工程師需進行計算以查核天然邊坡、開挖邊坡以及夯實土堤等之安全性。
本研究利用數值分析方法,採用既有一些程式加以修改整合,使之能模擬淺基礎位於斜坡坡頂上之承載行為。對於坐落於邊坡坡頂上之基礎進行分析,於不同參數下,求得承載力, 再回歸推得承載力因子Nc、Nq、Nr,並將水平基礎分析得到之承載力因子與之比較,分析其折減趨勢。
研究參數針對坡角、斜坡高度、基礎位置、基礎埋置深度與土壤材料參數(c、 、Ψ)等,進行分析。研究結果顯示土壤參數在砂土中,惟有摩擦角、剪脹角與單位會影響承載力,而黏土中僅有凝聚力會造成影響。當基礎位於邊坡坡頂上時,承載力減少程度與坡角β之影響最顯著。隨著坡角增大,造成承載力折減的幅度也更大。
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2研究動機 3
1.4 研究架構 5
1.5 研究流程圖如下 6
第二章 文獻回顧 7
2.1 Prandtl基礎極限承載力 7
2.2 Terzaghi基礎極限承載力 8
2.3 Meyerhof及Hansen基礎極限承載力 9
2.4 斜坡上承載理論 10
2.4.1 Meyerhof (1957)斜坡承載理論 10
2.4.1.1 基礎位於斜坡坡面 11
2.4.1.2 基礎位於斜坡坡頂 12
2.4.2 Graham et al.(1988)斜坡承載理論 14
第三章 研究方法 23
前言 24
3.1有限元素法(Finite element method) 24
3.2 土壤的組構模式 24
3.3 承載力之數值分析流程 26
第四章 影響承載力之參數分析 30
4.1網格與基礎參數 30
4.2 材料參數 31
4.2.1 楊氏模數 32
4.2.2 柏松比 38
4.2.3 土壤單位重 40
4.2.4 黏土之凝聚力 44
4.2.5 剪脹角 47
4.3 基礎寬度 50
第五章 邊坡上之基礎承載力分析 53
5.1 影響因子 53
5.2 斜坡形式 53
5.2.1 斜坡高度(H) 54
5.2.2.坡角(β) 57
5.3 基礎設置 57
5.4斜坡承載因子之探討 61
5.4.1水平基礎的承載力因子 62
5.4.2 斜坡頂上基礎之承載力因子 63

5.4 水平地表與邊坡上承載力因子之比較 66
第六章 結論與建議 69
6.1 結論 70
參考文獻 71














圖目錄

圖1.1 研究流程圖 7
圖2.4(a) 10
圖2.4(b) 11
圖2.4(c) 11
圖2.5斜坡坡面上Nr與坡度β關係圖 12
圖2.6斜坡坡面上Nc與坡度β關係圖 12
圖2.7 斜坡坡頂上Nrq 與β之關係(非縮緊於坡頂處) 13
圖2.8基礎緊鄰坡頂承載破壞機制(Meyerhof,1957) 13
圖2.9 緊鄰坡頂(b=0)之承載因子Nr、Nq、Nc–ψ關 14
圖2.10不同基礎位置之破壞面(Graham,1988) 15
圖2.11 Nrq(a)D/B=0(b)D/B=0.5(c)D/B=1.0 (H/B=1、2) 15
圖2.12 Nrq (a)D/B=0;(b)D/B=0.5;(c)D/B=1.0 (H/B=1、2) 16
圖2.2 Prandtl 淺基礎破壞機制 22
圖2.3 Terzaghi 淺基礎破壞機制 23
圖4.1分析範例網格示意圖 31
圖4.2不同楊氏模數的砂土載重-位移圖 34
圖4.3 不同楊氏係數的黏土載重-位移圖 37
圖4.4不同柏松比的載重-位移圖 40
圖4.5不同單位重之黏土載重位移圖 42
圖4.6土壤單位重與承載因子Nc 之關係圖(黏土) 43
圖4.7土壤單位重與承載力之關係(砂土) ..…………………43
圖4.8分析黏土凝聚力之載重位移圖 46
圖4.9不同剪脹角的位移向量圖 49
圖4.10不同基礎寬度的砂土承載力關係圖 51
圖4.11不同基礎寬度的黏土承載力關係圖 52
圖5.2砂土於不同高度之位移向量圖 56
圖5.3不同De下之位移向量圖變化 59
圖5.8 分析探討流程 61
1. 黃添坤 (2000),有限元素法於邊坡穩定分析之應用,中國土木水
利工程刊,第2 卷,第4 期,pp. 695-702。
2. Bowles, J. D. (1988), Foundation Analysis and Design, 4th Edition,McGraw-Hill Book Company, New York.
3. Das, B. M. (1994), Principles of Geotechnical engineering,3rd Edition PWS Publishing Company,U.S..
4. Griffiths, D. V. (1982), "Computation of bearing capacity factors using finite elements," Geotechnique, Vol. 32, No. 3, pp.195-202.
5. Huang, S. L. and Yamasaki, K. (1993), "Slope failure analysis using local minimum factor-of-safety approach," Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 119, No. 12, pp. 1974-1990.
6. Hansen, J. B. (1952), “A general plasticity theory for clay,”Geotechnique, Vol.3.
7. Hansen, J. B. (1970), “A revised and extended formula for bearing capacity,” Bull. No. 28, Danish Geotech. Inst., Copenhangen, No. 28, pp.21-61
8. Hill, R. (1950), The Mathematical of Plasticity, Oxford University Press, London, England.
9. Meyerhof, G. G. (1951), "The ultimate bearing capacity of
foundations," Geotechnique, Vol. 2, pp. 301-331.
10. Meyerhof, G. G. (1963), "Some recent research on the bearing
capacity of foundations," Canadian Geotechnical Journal, Vol.No. 1, pp. 16-26.
11. Meyerhof, G. G. (1995), "Influence of roughness of base and
ground-water conditions on the ultimate bearing capacity of foundations," Geotechnique, Vol. 5, pp. 277-242.
12. Prandtl, L.,(1920) “Ü ber die Härte plastischer Körper,” Göttingen
Nachr. Math Phys. Kl, pp.74.
13. Terzaghi, K. (1943), Theoretical Soil Mechanics, New York, John Wiley and Sons, Inc.
14. Vesic, A. S. (1973), "Analysis of ultimate loads of soil mechanics and foundations," Journal of the Soil Mechanics and Foundations Engineering, ASCE, Vol. 99, No. SM1, pp. 45-73.
15. Yamamoto, K. and Kusuda, K. (2001), "Failure mechanisms and
bearing capacities of reinforced foundations," Geotextiles and Geomembranes, Vol. 19, pp. 127-162.
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