臺灣博碩士論文加值系統

本研究利用PFC2D軟體建立數值模式，選定四種不同覆岩深度(H=300、400、500、600 m)之圓形及馬蹄形隧道，於無節理岩盤中模擬隧道全斷面開挖且無支撐架設，在三種不同初始應力(K=0.5、1、2)作用下，開挖引致之力學行為探討。
研究結果顯示，馬蹄形主隧道開挖，K=1之鍵結拉力、鍵結壓力及顆粒合位移分布，受開挖面幾何形狀影響；K=0.5、2其分布主要受K值影響，其次為開挖面之幾何線型。其中最需要注意(危險)的是H=600、K=2之馬蹄形主隧道頂拱周遭，處置孔開挖使頂拱周遭之裂縫持續增加，其次為處置孔第二次降挖之底板周遭，裂縫垂直於最小主應力方向發展，形成三角形之破壞區。

In this study, the PFC2D code was used to explore the circular tunnel and horseshoe tunnel with four different overburden depths (H=300, 400, 500, 600 m).The tunnel was excavated in a hard rock (granite), and the whole section was excavated without support. The stress redistribution, displacement distribution and microcrack development during tunneling were analyzed under three different initial stresses (K=0.5, 1, 2).
The results show that the horseshoe main tunnel excavation, change of the micro bonding stress and particle displacement during tunneling are highly related different initial stresses and geometric linear shapes of Excavation face . The most need to pay attention to the roof of tunnel under K=2, the microcrack development in the three-stage tunnel excavation, has the maximum destruction area.

目錄
論文摘要
ABSTRACT
誌謝
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
1.1 研究動機與目的
1.2 研究方法與流程
1.3 研究內容
第二章 文獻回顧
2.1 PFC2D輸入參數之相關研究
2.1.1 微觀參數之力學特性
2.1.2 微觀參數與巨觀參數之相互關係
2.2 顆粒尺寸與巨觀參數之相互關係
2.2.1 顆粒粒徑比對巨觀參數之影響
2.2.2 顆粒數對巨觀參數之影響
2.2.3 PFC2D量測圓
2.3 圓型隧道開挖彈性理論解
2.4 平行鍵結之裂縫產生機制
第三章 數值分析工具及參數設定
3.1 數值模擬軟體-PFC2D
3.1.1 PFC2D之運算原理
3.1.2 PFC2D接觸組成模式介紹
3.2 巨觀參數對應之微觀參數設定
3.2.1 由微觀參數求得巨觀參數步驟
3.2.2 目標巨觀參數推求對應微觀參數
第四章 隧道於岩體中開挖之微觀行為
4.1 隧道開挖數值模式
4.1.1 隧道模型邊界之設定
4.1.2 初始應力施加方式探討(K=1)
4.1.3 隧道不同初始應力之模擬(K=0.5、1、2)
4.2 圓形隧道於完整岩體中進行開挖之應力與位移分析及裂縫發展
4.2.1 覆蓋深度300公尺之圓形隧道開挖之力與位移及裂縫分析(H=300 m，K=1 )
4.2.2 覆蓋深度300公尺之圓形隧道於三種不同初始應力下開挖之力與位移及裂縫分析(H=300 m，K=0.5、1、2)
4.2.3 三種不同覆蓋深度及三種不同初始應力下圓形隧道開挖後之裂縫發展(H=300、400、500 m，K=0.5、1、2)
4.3 馬蹄形隧道於完整岩體中進行開挖之應力與位移分析及裂縫發展
4.3.1 覆蓋深度300公尺之馬蹄形隧道開挖之力與位移及裂縫分析(H=300 m，K=1 )
4.3.2 覆蓋深度300公尺之馬蹄形隧道於三種不同初始應力開挖之力與位移及裂縫分析(H=300 m，K=0.5、1、2)
4.3.3 三種不同覆蓋深度及三種不同初始應力下馬蹄形隧道開挖後之裂縫發展(H=300、400、500 m，K=0.5、1、2)
4.3.4 四種不同覆蓋深度下馬蹄形主隧道與處置孔開挖之裂縫發展(H=300、400、500、600 m，K=0.5、1、2)
第五章 結論與建議
5.1 結論
5.2 建議
參考文獻
附錄A:數值模式之初始應力檢核
附錄B:不同K值馬蹄形隧道開挖之斷面變形

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