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研究生:吳仁傑
研究生(外文):Ren-jie Wu
論文名稱:黏性背填土壤之力學性質對加勁擋土牆變形之影響
論文名稱(外文):The Effect of Mechanical Properties of Cohesive Backfill on Deformation of Geosynthetic Reinforced Earth Wall
指導教授:李崇正李崇正引用關係陳慧慈陳慧慈引用關係
指導教授(外文):Chung-Jung LeeHuei-Tsyr Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:土木工程研究所
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:2007
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:127
中文關鍵詞:高嶺土離心模型試驗加勁擋土牆中大紅土
外文關鍵詞:geosynthetic reinforced earth wallcentrifuge modeling
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加勁擋土牆的設計規範多規定以滲透性高的顆粒性土壤作為背填材料,但實際上施工現場常用現地非顆粒性土壤或黏土回填,這種作法勢必影響加勁擋土牆牆體之變形行為,因此引起了諸多研究。過去國外以離心機探討黏性背填土加勁擋土牆的行為時,大都使用高嶺土,而國內的研究則使用中大紅土。雖然皆屬黏性土壤,但對加勁擋土牆的變形研究所獲致的結論是否一致,實有必要進行探討。
本研究以地工離心機進行離心模型試驗,探討以低強度高嶺土為背填土壤的加勁擋土牆於不同加勁材的配置下的各種變形行為,並與先前以低強度中大紅土為背填土壤的加勁擋土牆的結果進行比較,期望能闡明不同黏性背填土壤之力學性質對加勁擋土牆變形之影響。
研究結果顯示: 1.影響高嶺土試體與中大紅土試體之加勁擋土牆變形行為的差異,最主要因素為土壤的彈性模數不同,顯示土壤力學性質對牆體變形行為的影響甚鉅。2. 當加勁間距縮短為20mm、加勁材長度增長為0.85H時,高嶺土試體與中大紅土試體皆可有效的減少牆體的沈陷量及前傾量,兩者前傾改善率都能達到90%,但高嶺土試體沉陷改善率為74%而中大紅土試體沉陷改善率為92%,這表示高嶺土試體壓縮性大於中大紅土試體。3.在兩者牆體變形行為方面,加勁間距為30mm時,牆面變形行為呈肚凸狀;加勁間距為20mm時,牆面變形行為呈前傾狀;在加勁間距為40mm時,牆體變形行為不同,高嶺土試體牆面變形行為呈肚凸狀,而中大紅土試體牆面變形行為呈前傾狀。4.在裂縫發展方面,因高嶺土具有延展性,故牆頂裂縫產生不易;但高嶺土試體與中大紅土試體裂縫發生位置卻相同,而裂縫發生時機與狀態相異。整體而言,若欲以離心模型試驗來探討特定地區的大地工程結構的行為時,有必要使用現地土壤製作試體,方能得到更確切的結果。
For the backfill materials of the geosynthetic reinforced earth walls (GREWs), the design and construction guidelines usually require the use of high quality granular. In practice, nevertheless, the cohesive soil or clay is frequently used to cut down the cost. Over the past years, centrifuge modeling technique has been adopted to investigate the effect of cohesive soil on the deformation of GREWs, where either the kaolin or the laterite was chosen as the backfill. However, even under the category of clayey soil, different kinds of clayey soil exhibit different mechanical properties which may affect the wall behavior significantly. Therefore, in this study, a series of centrifuge modeling tests was performed to investigate the deformation of the vertical geosynthetic reinforced earth wall (VGREW) with low strength kaolin backfill and the improvement on the wall deformation was also studied by using the different arrangement of reinforcement. The obtained results were then compared with those using laterite as backfill.
From the test results, conclusions can be drawn as follows. (1) The secant modulus, E50, of the cohesive backfill is the most important factor to influence the deformation of VGREWs, implying that the in-situ soil should be used as the backfill to simulate the wall behaviors. (2) It is more effective to reduce the settlement and the horizontal displacement of VGREW by decreasing reinforcement spacing with better effect being for laterite backfill than for kaolin backfill. (3) From the deformation point of view, the deformed shape of wall face changes form bulging to tilting when the reinforcement spacing is decreased. (4) For two types of backfill soil compared in this study, with the same arrangement of reinforcement, the positions of the crack on the wall top are identical, while the timing for crack occurrence is totally different.
中文摘要… Ⅲ
英文摘要… Ⅳ
目 錄… Ⅴ
表 目 錄… Ⅷ
圖 目 錄… XI

第一章 緒論 …1
1-1 前言 …1
1-2 研究動機 …2
1-3 研究目的與方法 …2
1-4 論文內容 …3

第二章 文獻回顧 …4
2-1 前言 …4
2-2 加勁土壤之設計理念…5
2-3加勁擋土牆破壞實例…7
2-4加勁擋土牆之離心機模型試驗…10

第三章 試驗土壤性質…27
3-1 前言 …27
3-2 物理性質試驗…27
3-2-1 土粒比重….28
3-2-2 阿太堡限度 …28
3-2-3 比重計分析法…29
3-3 力學性質試驗…30
3-4 小結…31

第四章 儀器設備與試驗方法…38
4-1 前言…38
4-2 試驗儀器與相關設備….39
4-2-1 地工離心機….39
4-2-2 模型試驗箱…40
4-2-3 影像擷取設備…41
4-2-4 位移計…42
4-3 離心機原理…42
4-3-1 基本相似律…43
4-3-2 模型模擬….45
4-3-3 離心模擬的優點….46
4-4 加勁材…46
4-5 前導試驗…48
4-5-1 夯實試驗…48
4-5-2 無圍壓縮試驗 ….48
4-5-3 含水量試驗…49
4-6 標準模型試體設計…50
4-7 試體製作流程…51
4-8 試驗步驟…53
4-9試驗完成後之檢核實驗…55

第五章 離心模型試驗結果與分析…76
5-1 前言 …76
5-2 試驗可重覆性與離心模型試驗含水量的變化…77
5-2-1 試驗可重覆性…77
5-2-2 模型含水量變化 …77
5-3 包覆式加勁擋土牆的變形與破壞行為…78
5-3-1 背填土的應力應變行為對牆體變形的影響…78
5-3-2 加勁材配置方式與牆面頂沉陷的關係…80
5-3-3 加勁材配置方式與牆面變形的關係….81
5-3-4 加勁材配置方式與牆頂張力裂縫的關係…82
5-3-5 牆體破壞行為之探討…83
5-4 包覆式牆體穩定性的改善效果…88
5-4-1 不同加勁材配置的改善率…88
5-4-2 探討改善率與經濟性之關係…90
5-4-3 小結…91

第六章 結論與建議…122
6-1 結論 …122
6-2 建議…124

參考文獻 …125
[1] Acutronic, Civil Engineering Centrifuge Model 665-1 Installation Manual 5941E, France (1992).
[2] Acutronic, Geotechnical Centrifuge Model 665-1 Product Description 5933H, France (1993).
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[11]Porbaha, A., and Goodings, D. J., “Centrifuge Modeling of Geotextile-Reinforced Cohesive Soil Retaining Walls,” Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 122, No.10, pp.840-847(1996).
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[18]陳柏文,「以離心模型試驗探討高含水量黏性背填土加勁擋土牆之穩定性」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢(2002)。
[19]陳元吉,「以加勁長度改善高含水量下黏土加勁擋土牆穩定性之研究」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢(2003)。
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