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研究生:黃朝輝
研究生(外文):Chou-Hui Huang
論文名稱:探討平均壓密度在何種荷重下之壓密係數最接近隨荷重改變下之壓密行為之研究
論文名稱(外文):Study Which Loading Related Coefficient of Consolidation to Represent Time-Dependent Consolidation History
指導教授:蘇苗彬蘇苗彬引用關係
指導教授(外文):Miau-Bin Su
口試委員:徐登文陳廣祥
口試委員(外文):Teng-Wen HsuKuang-Hsiang Chen
口試日期:2016-07-27
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
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:隨荷重改變下之壓密行為數值分析辛普森法
外文關鍵詞:Time-Dependent ConsolidationNumerical differentiation
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本研究係探討在何種荷重下之壓密係數最接近隨荷重改變下線性荷重之壓密行為,根據過去試驗所得三種不同塑性指數黏土之壓密係數Cv,在不同荷重速率下,先迴歸求得壓密係數Cv與荷重時間t之函數,接著,以數值分析方法求得孔隙水壓u(z,t)及平均壓密度Uav,利用此程序分別比較兩定值壓密係數之平均壓密度,推求最接近壓密係數隨荷重改變之相關荷重,進而選取此荷重下之壓密係數,作為評估土壤沈陷量參考。
分析結果顯示,同一荷重速率下,PI值愈高所殘留於試體內部之超額孔隙水壓也相對提高,所對應之平均壓密度相對較小,Cv隨荷重改變之荷重值愈大;荷重速率愈慢,則對應Cv隨荷重改變之荷重值愈大;反之則愈小。
經分析得知三種不同PI值黏土,同一荷重速率下,PI值愈高所殘留於試體內部之超額孔隙水壓u(z,t)也相對提高,所對應之平均壓密度Uav相對較小,同時亦發現在固定荷重速率下,此所求荷重值隨試體PI值之增加而增加。

摘要 i
目錄 ii
圖目錄 iv
表目錄 vi
符號說明 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的與方法 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 單向度垂直壓密行為 4
2.2 荷重隨時間改變壓密係數Cv在沈陷預估的重要性 5
2.3 荷重應力與壓密係數Cv值變化之關係 6
2.4 荷重隨時間改變下平均壓密度數學表示式 8
2.4.1 單向度壓密理論 8
2.4.2 孔隙水壓u(z,t)推導 9
2.4.3 平均壓密度Uav 13
2.5 平均壓密度之估算 13
2.5.1 梯形法(Trapezoidal rule) 14
2.5.2 辛普森法(Simpson’s (1/3) rule) 15
第三章 研究方法 17
3.1 求得Cv隨荷重改變函數 17
3.1.1 各土樣之壓密係數Cv 17
3.1.2 壓密係數函數迴歸 19
3.2 Cv隨荷重改變之孔隙水壓力u(z,t) 22
3.2.1 孔隙水壓力u(z,t)計算 22
3.2.2 孔隙水壓力積分項之數值分析 23
3.2.3 孔隙水壓力曲線 25
3.3 Cv隨荷重改變之平均壓密度Uav 26
3.3.1 計算平均壓密度之數值分析 27
3.3.2 平均壓密度曲線 28
3.4 以某一荷重值之Cv代表隨荷重改變之Cv 29
3.4.1 比對固定Cv之Uav最接近荷重隨時間改變Cv之Uav 30
3.4.2 求得某荷重值P之Cv代表荷重隨時間改變之Cv 31
3.5 不同荷重速率下各土樣可代表之荷重值及壓密係數 32
第四章 結論與建議 47
4.1 結論 47
4.2 建議 48
參考文獻 49

1.呂炫儕(2003),”線性荷重速率對黏土單向度壓密行為影響之研究”, 國立國立中興大學土木工程研究所碩士論文,台中。
2.黃景茂(2006),”非線性荷重速率下結合垂直與徑向壓密行為之研究”,國立國立中興大學土木工程研究所碩士論文,台中。
3.張朝和(2007),”雙層黏土垂直壓密行為之研究” ,國立國立中興大學土木工程研究所碩士論文,台中。
4.葉純如(2011),”非線性多項式荷重速率下黏土垂直壓密行為之研究”,國立國立中興大學土木工程研究所碩士論文,台中。
5.Braja M. Das, “Advanced Soil Mechanics-Third Edition” Taylor & Francis, London and New York,pp. 278-285。
6.Numerical differentiation and numerical integration, pp. 214-215
7.American Society of Civil Engineers(ASCE),April 2006 volume 132 , Number 4(457), DOI:10.1061/(ASCE) 0733-9399(2006)132:4(457)
8.Duncan, J. M. (1993). “Limitations of conventional analysis of consolidation settlement.” J. Geotech. Eng. Div., Am. Soc. Civ Eng., 119(9),1331-1359.
9.Olson, R. E. (1977). “Consolidation under time-dependent loading.” J. Geotech. Eng. Div., Am. Soc. Civ Eng., 103(1), 55-60.
10.Olson, R. E. (1998). “Settlement of embankments on soft clays.” J. Geotech. Eng. Div., Am. Soc. Civ Eng., 124(4), 278-288.
11.Terzaghi, K. (1925). Erdbaumechanick auf boden-physicalischen, Grundlagen, Deuticke, Vienna, Austria.
12.Lambe, T. W. (1951). Soil testing for engineers, Wiley, New York, 74-87.
13.Wikipedia, Trapezoidal rule, https://en.wikipedia.org/wiki/ Trapezoidal_rule。
14.Wikipedia, Simpson''s rule, https://en.wikipedia.org/wiki/Simpson%27s _rule。
15.Prof. Carl T Lira(1999),”Simpson''s Rule Integration” ,Michigan State University,East Lansing, MI,www.egr.msu.edu/~lira /sup /software/Simpson.xls。

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