簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 郭繁陽
FAN-YANG KUO
論文名稱: 土壤冰凍工法在地下電纜洞道建設之應用
Application of Soil Freezing Method in Underground Cable Tunnel Construction
指導教授: 廖洪鈞
Hung-Jiun Liao
口試委員: 張志勇
鄭世豪
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 本文83頁,整本95頁
中文關鍵詞: 土壤冰凍工法密閉式鹵水循環系統LN開放式系統PLAXIS數值分析軟體地下電纜洞道施工
外文關鍵詞: soil freezing method, closed brine circulation system, LN open system, PLAXIS numerical analysis, cable tunnel construction
相關次數: 點閱:188下載:13
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究主要在了解土壤之受凍行為,並以數值分析找出有效、經濟之施工措施。輸電線路建設工作因都會環境變化,有些經過市區之輸電線路須地下化,而採用潛盾工法施工,建造大深度(如20~50公尺深)和大斷面之洞道,供電力電纜及其附屬設備佈設。為確保大深度潛盾工法於工作井之發進、到達,以及地中接合和連絡通道施工之順利安全,同時對高土壓、高水壓及地下水滲流影響之掌握,台電公司於2009年開始,引進土壤冰凍工法於地下電纜洞道工程之建設。本研究除對土壤冰凍工法進行文獻回顧,了解其原理與施工運轉實務外,並洽請施工廠商提供密閉式鹵水循環系統,以及LN開放式土壤冰凍工法系統之相關工程資料。還對採用密閉式循環系統工法工程進行程序、結果及進行中應注意事項進行了解分析,對採用LN開放式系統土壤冰凍工法之工程,則以PLAXIS數值分析軟體,進行各種不同邊界情境條件之冰凍效果模擬分析。經分析結果檢討,得知邊界之隔熱條件對冰凍效果影響很大,故需於施工前,以數值分析進行各種不同隔熱邊界條件分析,以確保土壤冰凍工法之經濟有效,以確保凍土之順利完成。


    This study is to understand the frozen behavior of soil, and to find out the numerical analysis of effective, economical construction measures. Transmission line construction due to the establishment of environmental changes, Gradually some underground transmission lines should be built using dive shield construction depth (such as 20 to 50 meters deep) and the large section of the tunnel for the power cable and its ancillary equipment layout. In order to ensure that the depth of the dive method in the work of the development, arrival, ground connection and contact channel construction smooth and safe. The control of high earth pressure, high water pressure and water seepage should be controlled. Taipower began in 2009 to introduce soil freezing works in cable tunnel construction. In addition to the study of soil freezing method, this study is to understand the principle and construction practice. And consult with Taipower and its construction manufacturers to obtain the relevant information of the soil freezing method using the closed brine circulation system and the LN open system. This study analyzes the procedures, results and the precautions to be carried out in the closed loop system engineering project. The frozen effect analysis of various boundary conditions was carried out by using PLAXIS numerical analysis software for LN open system soil freezing engineering. After reviewing the results of the analysis, it was found that the insulation conditions of the boundary had a great influence on the freezing effect. Before the construction, numerical analysis need to be carried out to analyze the various insulation boundary conditions, and economically effective insulation measures are adopted to ensure the smooth completion of the frozen soil.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 研究流程 2 第二章 文獻回顧 3 2.1 工法之由來及運用 3 2.2 冰凍工法原理與凍結方式 4 2.2.1 冰凍原理 4 2.2.2 凍結方式 5 2.3 熱傳理論 7 2.3.1 熱傳導(conduction) 7 2.3.2 熱對流(convection) 7 2.3.3 熱輻射(radiation) 8 2.4 凍土層特性 8 第三章 冰凍工法設計規劃與施工、運轉 10 3.1 冰凍工法應注意的基本事項 10 3.2 冰凍工法設計流程 10 3.3 冰凍工法之調查與試驗內容 11 3.3.1 工程環境調查 11 3.3.2 地質與地下水調查 11 3.4 冰凍工法之決定 12 3.5 土壤凍土特性及基本熱性質 12 3.5.1 特性凍土的強度 12 3.5.2 凍土的膨脹與收縮特性 14 3.5.3 地下水流的影響 15 3.5.4 土壤之熱性質 15 3.5.5 土壤冷凍速度 15 3.5.6 地下溫度分佈方式 17 3.5.7 土壤解凍速度 18 3.6 冷凍管型式 18 3.6.1 單管式凍結管 19 3.6.2 二重管式凍結管 20 3.6.3 限定式凍結管 20 3.6.4 鑽孔式凍結管 21 3.7 凍土防護形狀 22 3.8 凍土分析 22 3.8.1 凍土強度 24 3.8.2 冰凍時間及能量估算 26 3.8.3 冰凍負荷與冰凍主機選用 31 3.9 冰凍工法施工及運轉 31 3.9.1 工法順序 31 3.9.2 施工及運轉管理 31 3.9.3 冰凍成果研判 31 3.9.4 風險管理 31 第四章 案例探討 32 4.1 甲案原由說明 32 4.2 工程概況 33 4.3 地盤冷凍配置 35 4.4 數值分析 38 4.4.1 分析參數 38 4.4.2 網格及邊界條件 39 4.5 冷凍負荷及冷凍機容量 41 4.5.1 TEMP/W分析結果 42 4.6 冷凍運轉成效 43 4.7 連通道開挖及構築 50 4.7.1 #2直井壁體破除 50 4.7.2 連通道開挖 51 4.7.3 鋼襯板施工 51 4.7.4 結構體構築 51 4.8 風險評估及對策 52 4.8.1 冷凍工程管理 52 4.8.2 冷凍施工風險評估 52 4.8.3 冷凍工程風險對策 53 4.9 乙案原由說明 57 4.10 冰凍準備作業 58 4.11 冰凍設計資料 62 4.12 不同邊界條件冰凍情形之數值分析 66 4.12.1 PLAXIS有限元素之源由 66 4.12.2 PLAXIS 2D Thermal之基本操作 67 4.12.3 採用五種分析情境分析 69 4.12.4 結果分析: 80 第五章 結論與建議 82 5.1 結論 82 5.2 建議 83 參考文獻 84

    [1] H. J. Liao (2016) ,Ground Improvement for Geotechnical Engineering Course handouts, Department of Construction Engineering, National Taiwan University of Science and Technology.
    [2] J. S. Harris (1995), Ground Freezing in Practice, Thomas Telford Services.
    [3] Yuzuru ITO and Satoshi YOSHIDA, (2016) “Transition of Ground Improvement Technologies in Japan-V:Artifical Ground Freezing Method and Its Application,” Journal of the Materials Science, Japan.
    [4] 廖洪鈞,陳福勝(2006),“地盤改良設計施工及案例”中華民國大地工程學會出版.
    [5] 姚義九(2006年9月初版),“地盤冰凍工法-理論與實務”.
    [6] 台灣電力公司輸變電工程處南區施工處(中華民國106年1月),“大林~高港345kV電纜線路二工區潛盾洞道暨高港冷卻機房統包工程潛盾地中接合應變措施(貼附式冰凍工法)”.
    [7] 台灣電力公司(2016),“松湖~大安、深美~大安345kV電纜線路潛盾洞道暨附屬機電統包工程,#2直井連絡通道施工說明”,鹿島-大陸聯合承攬.
    [8] 王廷瑋、劉彥君、陳立昂、王俊槐、蔡煜青(2017),“大深度下冷凍工法應用於水平聯絡橫坑開挖”第十七屆大地工程學術研討會論文集.
    [9] 王廷瑋(2004),“土壤冰凍引致之周圍應力與溫度變化研究”,國立台灣科技大學,營建工程系,碩士論文.
    [10] 陳靜宜(2007),“冰凍工法於隧道鏡面工程之行為研究與數值分析”,國立台灣科技大學,營建工程系,碩士論文.
    [11] 張志勇、賴慶和、廖惠生、潘毅鴻,“系統化管理之地盤改良工法~冰凍工法”,地工技術 No. 151/2017.3.
    [12] 廖洪鈞、郭治平、王廷瑋、陳世敏(2005),“土壤冰凍引致之凍漲壓力研究”,The 11th Conference on Current Research in Geotechnical Engineering in Taiwan
    [13] 廖洪鈞、陳正忠、陳洋元、謝玉山(中華民國89年4月),“液態氮冰凍工法應用於粉質砂土之評估研究”,地工技術第78期.
    [14] 沈君洋,“Principles of Heat Exchanger Design-Fundamentals”,中興大學機械系
    [15] 荷蘭PLAXIS公司(2015),“PLAXIS 2D Thermal使用說明”.

    QR CODE