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研究生:侯守茂
研究生(外文):Shou - Mao Hou
論文名稱:砂土層中潛盾隧道施工引致地盤變位與結構應力之分析
論文名稱(外文):The study of ground movement and structural stress induced by shield tunnelling in sand
指導教授:熊彬成
指導教授(外文):Dr.Mau-Song Sheen
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:141
中文關鍵詞:土壤漏失率沉陷範圍PLAXIS慣用計算法
外文關鍵詞:Ground loss rateinfluence zonePLAXISconventional calculation method
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本研究首先根據高雄捷運CR2、CR3和CO2區段標施工監測資料,利用Peck(1969)、O’Reilly and New(1982)以及陳卓然等人(1994)所建議之經驗式,來進行回饋分析,以預估此區段標潛盾施工所造成之土壤漏失率,並試著推估因潛盾隧道施工所引致之地表沉陷範圍。此外,採用有限元素程式PLAXIS進行數值模擬,並且引用程式中,莫耳-庫倫模式( Mohr-Coulomb model)與土壤硬化模式( Hardening Soil model)兩種土壤組成律模式,來進行分析,分析結果並與監測值進行比較,來探討這兩種模式應用在隧道開挖分析引致地盤變位上之優劣與異同。再者,本研究將比較藉用數值分析和慣用設計法所得之襯砌應力大小,並進行深入探討。
依本研究土壤漏失率回饋分析結果得知採用陳卓然等人(1994)之建議方法,所得分析成果較佳,再者,就沉陷範圍來說,利用常態分布曲線所預測之影響範圍,大多會小於採用O´Reilly and New(1982),和高雄捷運局(2005)考量建物保護方法所預估之沉陷影響範圍定義者。
再者,本研究利用有限元素程式PLAXIS進行數值模擬,在採用土壤硬化模式(HS model)不同E值假設分析之比較中,得採剪力波速所推得之E值,就模擬地表沉陷大小和範圍方面來說,都有較佳之成果,再次,分析採用HS model以及MC model分析之斷面,利用分析所得之地表沉陷槽推算出地表漏失率(Vs%),並與原始漏失率(V%)比較,得出以MC model進行分析,地表漏失率(Vs%)和原始漏失率(V%)約略相同。然採HS model進行分析時,地表漏失率(Vs%)遠大於原始漏失率(V%)。最後,在襯砌應力方面,為利用PLAXIS模擬之最大彎矩應力,會比慣用計算法所分析者來得大。再者,PLAXIS所模擬之最大軸力,亦比慣用計算法所得最大軸力略大。
Considering data obtained from Contract CR2, CR3 and CO2 in Kaohsiung metro project, back-analyses were undertaken associated with empirical methods suggested by Peck (1969), O’Reilly and New (1982) and Chen et al (1994) in order to determine the ground loss rate caused by shield tunneling. In addition, results from numerical analyses using FEM computer software PLAXIS with Mohr- Coulomb model and Hardening Soil model were compared and similarities and differences from them were explored. At the end, stresses on tunnel segments were analysed by the use of PLAXIS and conventional calculation method and a detailed discussion was included in this study.
It is commented that using the method of Chen et al (1994) could a reach a better prediction than others. Further, the smaller influence zone of shield tunneling is defined by the prediction based on normal distribution curve than the one based on suggestion of O’Reilly and New (1982) and KMRT (2005).
For analyses using PLAXIS with Hardening Soil model, the assumption of soil stiffness interpreted from shear wave velocity could achieve a better prediction in both magnitudes of surface settlement and influence zone. Moreover, the convergence of ground around the tunnel is similar to volume of surface trough in analyses associated with Mohr- Coulomb model but not Hardening Soil one. It appears the ground significantly shrinkages if the Hardening Soil model used. At last, comparing results from the use of conventional calculation method, greater axial forces and bending moment were predicted if computer software PLAXIS is used.
中文摘要
英文摘要
致謝
目錄
表目錄
圖目錄
符號說明
附錄一
附錄二
第一章 緒論
1-1 前言
1-2 研究動機與目的
1-3 研究方法
1-4 論文內容與流程
第二章 文獻回顧
2-1 潛盾隧道施工引致之地盤變位
2-1-1 地表變位之原因
2-1-2 地表變位之表示方法
2-1-3 施工因素所造成之影響
2-2 地表變位評估
2-2-1 經驗法則
2-2-2 數值分析
2-3 潛盾施工掘進管理
2-3-1 土艙壓力管理
2-3-2 盾首加泥注入管理
2-3-3 排土及挖掘土管理
2-3-4 背填灌漿管理
2-4 隧道襯砌應力分析方法
2-4-1 載重與分析模式分別考量
2-4-2 載重與分析模式合併考量
第三章 案例回饋分析
3-1 CR2區段標
3-1-1 案例概述
3-1-2 回饋分析
3-2 CR3區段標
3-2-1 案例概述
3-2-2 回饋分析
3-3 CO2區段標
3-3-1 案例概述
3-3-2 回饋分析
3-4 回饋分析比較
第四章 數值分析與模擬
4-1 數值分析說明
4-1-1 分析軟體介紹
4-1-2 內建分析土壤模式
4-1-3 分析元素
4-2 土壤組成律之說明
4-2-1 莫耳-庫倫模式(Mohr-Coulomb model)
4-2-2 應變硬化模式(Hardening Soil model)
4-3 慣用設計法之說明
4-4 數值分析模式之建立
4-5 地盤變位成果探討
4-6 襯砌應力分析成果探討
第五章 結論與建議
5-1 結論
5-2 建議
參考文獻
作者簡介
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