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研究生:林秉融
研究生(外文):Ping-Jang Lin
論文名稱:地下開挖不同抗浮方法之探討
論文名稱(外文):A Study on Buoyancy Resistance in Underground Excavation with Different Measures
指導教授:黃添坤黃添坤引用關係
口試委員:蘇苗彬陳肇成
口試日期:2016-07-26
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:65
中文關鍵詞:有限元素分析程式PLAXIS 2D抗浮工法抗浮樁抗浮地錨
外文關鍵詞:Plaxis 2D finite element programbuoyancy-resistant methodsbuoyancy-resistant pilesbuoyancy-resistant anchors
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台中地區其地層為地下水位高且滲透性良好的卵礫石層,若建築物之自重不足以抗地下水之滲流浮力效應,則地下開挖不同抗浮工方法是值得加以探討的課題。
本研究以有限元素分析程式PLAXIS 2D於不同擋土柱埋置的深度、地盤改良、抗浮樁、抗浮地錨等工法,探討地下水滲流對地下構造物建築物的相關力學作為。研究得到的結論:(1)、就主動抗浮工法而言,增加擋土結構之埋置深度,其效應似乎不大,尤其在開挖寬度較大時,其影響僅止於鄰近擋土結構之底部。(2)、地盤改良可有效提供抗浮之作用,除減少滲透係數外,也可增加地層之抗剪強度及勁度。(3)、抗浮樁較抗浮地錨有較大之成效,可能與其抗浮勁度有關,以研究範例而言,抗浮樁減少地下結構之最大隆起量效應,與未施作任何抗浮工法比較,由未施作之0.97cm減為0.48cm,而抗浮地錨減少為0.71cm,至於擋土柱最大側位移,抗浮樁與未施作任何抗浮工法之比較,由未施作之1.14cm減為0.13cm,而抗浮地錨減為1.03cm。


The ground in Taichung area is full of boulder and gravel layers with high water level and proper permeability. The buoyancy-resistant methods are worth studying if the gravity of building is not enough to take the buoyancy load under groundwater seepage for underground excavation.
This paper aims at the study of relevant mechanical behavior of groundwater seepage on underground structure for buoyancy-resistant methods such as different embedded depth of retaining column, ground improvement, buoyancy-resistant piles and buoyancy-resistant anchors using Plaxis 2D finite element program.The analyzed results include:
1. For the active buoyancy-resistant methods, it seems not too effective to increase the embedded depth of retaining column. The improvement is only limted near the excavated surface of retaining column, especially for the cases with large width of excavation.
2. The ground improvement can effectively provide buoyancy resistance. Beside decreasing the permeability, it also increases the shear strength and stiffness of ground layers.
3. The method of employing buoyancy-resistant piles is better than that of buoyancy-resistant anchors. This is attributed to the higher stiffness for the former. For the research examples used, the maximum heaving of underground structure is reduced from 0.97cm to 0.48 cm compared with that without any employment of buoyancy resistance, while the reduction is only 0.71cm for using buoyancy-resistant anchors. As for the side displacement of retaining column, the maximum value is 1.14cm without any employment of buoyancy resistance, while the reduction becomes 0.13cm and 1.03cm for the employment of piles and anchors, respectively.


目次
中文摘要i
英文摘要ii
目次iii
表目錄 vi
圖目錄 vii

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究方法 3
1.4 研究內容 5
第二章 文獻回顧 6
2.1擋土結構 6
2.1.1 擋土柱 7
2.1.2 鋼版樁 7
2.1.3 SMW工法 8
2.1.4預壘樁 9
2.1.5場鑄混凝土排 10
2.1.6預鑄排樁 10
2.1.7連續壁 10
2.2抗浮結構 13
2.2.1水箱填重工法 13
2.2.2基礎版加厚壓重工法 14
2.2.3抗浮樁工法 15
2.2.4抗浮地錨工法 17
2.2.5土壤改良 19
2.3土壤與滲流 20
第三章 數值分析方法 24
3.1 前言 24
3.2 PLAXIS 2D程式介紹 24
3.2.1使用步驟及方式介紹 25
3.2.2 PLAXIS 2D基本操作 27
3.2.3 PLAXIS 2D運算模式 29
3.3 土壤模式說明 30
3.3.1土壤彈塑性模式 31
3.3.2莫爾-庫倫模式 32
3.3.3莫爾-庫倫破壞準則 34
3.3.4莫爾-庫倫模式之基本參數 35
3.4元素類別說明 37
第四章 研究範例之開挖分析 38
4.1研究範例 38
4.2建立深開挖模型 40
4.3加載分析結果 41
第五章 研究範例數值分析 50
5.1前言 50
5.2研究範例1,2,3分析結果與討論 50
5.3研究範例4分析結果與討論 53
5.4研究範例5、6分析結果與討論 53
第六章 結論與建議 62
6.1 結論 62
6.2 建議 62
參考文獻 64

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14.Das, B.M., 2011,Principles and Foundation Engineering, 7th edition. CENGAGE Learning.
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