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研究生:羅文恭
研究生(外文):LO,WEN-KUNG
論文名稱:高壓噴射改良樁與深開挖之三維分析
論文名稱(外文):Three-Dimensional Analysis of Jet Grouting Piles and Deep Excavation
指導教授:陳水龍陳水龍引用關係
指導教授(外文):CHEN,SHONG-LOONG
口試委員:陳水龍李勝宗何政道謝百鉤
口試委員(外文):CHEN,SHONG-LOONGLI,SHENG-TSUNGHO,CHENG-TAOHSIEH,PIO-GO
口試日期:2019-07-21
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班
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:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:133
中文關鍵詞:深開挖高壓噴射改良樁複合土體實體樁元素嵌入式樑
外文關鍵詞:Deep excavationJet grouting pileComposite soilSolid pile elementEmbedded beam
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本研究係針對建築之深開挖基礎面下,利用高壓噴射改良樁來增加開挖側土壤之抗剪強度以降低擋土壁體側向之位移量。為瞭解高壓噴射改良樁對深開挖擋土壁體變形之影響,本研究採用有限元素法之PLAXIS 3D數值分析軟體,並以台北市中山北路一處深開挖之建築案例來建構模擬,依現場實際開挖順序,採順打工法設定施工步驟,數值分析模型以板元素模擬連續壁混凝土擋土結構、複合土壤與實體樁元素與嵌入式樑單元(embedded beam)等模擬地質改良樁、錨桿元素模擬連續壁支撐之H型鋼構件,並依各施工階段施加預力模擬,以上形成建築深開挖之臨時擋土支撐安全措施,開挖面周邊道路以面荷載模擬,鄰房則以總體荷重等值換算一彈性體積材料來模擬。
本研究採用莫爾-庫倫模式分析,將開挖面下的〝地質改良樁〞分別以三種模型,如複合土壤模擬的Model (I)及地層加固之實體樁元素模擬的Model (II)以及嵌入式樑單元模擬的Model (III)等來進行分析並與實際監測值做比較。由Plaxis 3D分析結果曲線與監測值曲線比對得知,擋土壁體變形量不管以莫爾-庫倫不排水(A)或不排水(C)模式分析,其結果皆有低估情形,但三種地質改良樁模擬模型,以實體樁或嵌入式樑單元模型來模擬分析時,其擋土壁體變形分析曲線較複合式土壤模擬方式來得貼近實際監測曲線。

This study was intended to investigate the use of jet grouting piles below the foundation surface of deep excavation to increase the shear strength of soil on the excavation side and, thus, reduce the lateral displacement in the raining walls. To determine the influence of jet grouting piles on retaining walls in deep excavation, the FE program, PLAXIS 3D was used for numeric analysis and the building project of excavation on Zhongshan North Road, Taipei City selected for simulation. The excavation was performed using the bottom-up procedure were the construction steps were configured accordingly. For the numeric analysis model, plate element was used to simulate diaphragm walls, composite soil, solid pile element and embedded beam for soil improvement piles, and anchor element for the I-beam members of the strutting system. Prestressing was added at each construction step to create the excavating strutting system for the deep excavation. Area load was added to the analysis to simulate the surface load acting on surrounding roads, whereas neighboring buildings were converted into an elastic volume material with equivalent load.
The Mohr-Coulomb model was introduced to this study. The “soil improvement piles” below the excavation surface were grouped into 3 models, namely Model (I) for composite soil simulation, Model (II) for solid pile elements for soil strengthening and Model (III) for embedded beam simulation, for analysis and comparison to in-situ monitoring data. The comparison between the curve plotted from the Plaxis 3D analysis and that from monitoring data indicated that the displacement of diaphragm walls was underestimated regardless the Mohr-Coulomb undrained (A) model or undrained (C) model. However, when it comes to the analysis with the three soil improvement simulation models, the curves from the simulation with solid piles or that with embedded beam were closer to the in-situ monitoring curves than those from the simulation with composite soil in terms of diaphragm wall displacement.
摘要 i
ABSTRACT iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法與內容 2
1.3 論文架構概述 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 臺灣常用之高壓噴射灌漿工法 4
2.2 JSP (Jumbo special parttern)灌漿施工法之簡介 7
2.3 深開挖地盤變形之影響因素 13
2.4 地盤改良對深開挖的影響 16
2.5 地盤改良造成土壤側向位移可能機制 17
2.6 地盤經改良後之力學性質 22
2.7 土壤之力學性質 29
第三章 PLAXIS 3D數值分析模式 34
3.1 軟體介紹 34
3.2 PLAXIS 3D土壤分析模式 41
3.3 不排水分析簡介 50
3.4 建立界面(Interface) 52
3.5 分析流程 55
第四章 案例介紹與數值模擬分析 58
4.1 案例介紹 58
4.2 Plaxis數值模擬輸入參數與模型建立 71
第五章 結果與討論 90
第六章 結論與建議 120
參考文獻 123
附錄 129
符號彙編 132
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