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研究生: 詹絢存
Syuan-Cun Jhan
論文名稱: 以數值方法分析深開挖有限土體對土壓力之影響
Numerical Analysis of the Effect of Limited Soil Space Condition on Earth Pressure Induced by Deep Excavation
指導教授: 林宏達
Horn-Da Lin
口試委員: 王建智
none
楊國鑫
none
呂芳熾
none
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: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 110
中文關鍵詞: 深開挖有限土體數值分析土壓力
外文關鍵詞: Deep excavation, Limited soil space condition, Numerical analysis, Earth pressure
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都市發展過程中,高樓大廈林立是都會區常見的景象。除了上部結構高度日漸增加外,向下開挖之深度也愈來愈深。而為穩定建物,則必須向下開挖。在深開挖過程中,鄰近區域可能有同時正在進行開挖之工區或已有地下結構物存在,因而產生有限土體之狀況。國內外都有開挖經驗證實此種有限土體產生之土壓力小於無限土體之土壓力。

本研究採用有限元素數值分析方法,先以實際案例之分析驗證了連續壁壁體變位會因為有限土體的關係而受影響。當鄰近地下結構物距連續壁愈近,壁體變位愈小;當距離愈遠則壁體變位愈大。接著以陳建勝(2010)及廖元敬(2011)提出之有限土體分析成果之距牆比(L/H)為基礎,採用實際案例剖面建立假設案例並進行參數分析。分析結果驗證了壁體變位會隨距牆比增加而增加,對土壓力之影響也有相同趨勢。鄰近地下結構物之深度也會影響壁體變位,當鄰近地下結構物較深,側向土壓力之改變較大,因此對於整體連續壁變位影響亦較大。


In the process of urban development, high-rise buildings are common in the metropolitan area. In addition to increasing height of upper structure, excavating depth is also increasing. Finite soil body condition may occur due to the excavation being performed in the adjacent area or existing underground structure. For this kind of excavation previous case, studies show that the soil pressure induced by infinite soil body is smaller than that of unlimited soil space.
To understand the effect of finite soil space on the deformation of diaphragm wall, numerical analysis using finite element method is adopted in this study. Analyses of the studies field case show that when the distance between the underground structure and the diaphragm wall increase, the deformation of the wall increases, and vice versa. Parametric studies are conducted using hypothetical case constructed based on the real excavation profile. The distance ratio (L/H) concept from Chen (2010) and Liao (2011) is adopted in this study. The results verify the effect of distance ratio (L/H) on the deformation of diaphragm wall. The displacement of diaphragm wall increase with increase distance ratio (L/H). In addition, the parametric studies also verify the effect of distance ratio (L/H) on the limited soil space earth pressure. The depth of the adjacent underground structure will also affect diaphragm wall displacement. When the adjacent structure is deeper the reduction in lateral earth pressure is more pronounced. Therefore, its effect on diaphragm wall displacement is also more significant.

論文摘要 I ABSTRACT II 致謝 IV 目錄 VI 圖目錄 IX 表目錄 XIV 第一章 前言 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究內容及流程 5 第二章 文獻回顧 7 2.1主動土壓力理論 7 2.1.1 Rankine土壓力理論 7 2.1.2 Coulomb土壓力理論 10 2.2 設計用土壓力 12 2.2.1 凝聚性土壤 12 2.2.2 非凝聚性土壤 13 2.3有限土體土壓力分析評估 14 2.3.1 開挖深度轉換法 15 2.3.2 庫倫土壓力轉換法 15 2.3.3 加勁擋土牆窄牆土壓力評估法 16 2.3.4 有限土體主動土壓力計算公式 18 2.3.5 有限土體極限平衡法 21 2.4 小結 29 第三章 案例介紹及數值模擬之建立 30 3.1案例工區概要及地質概況 30 3.1.1 工區概要 30 3.1.2 工區地質概況 34 3.2數值分析程式介紹 34 3.2.1 土壤模式說明 35 3.2.2 莫爾-庫侖模式的基本參數 39 3.3 數值模擬之參數 41 3.3.1 土壤參數 41 3.3.2 擋土結構參數 45 3.4 數值分析之邊界條件 48 3.4.1邊界寬度 51 3.4.2 邊界深度 53 3.5數值模擬步驟 56 3.5.1 數值模擬使用之元素 56 3.5.2 分析模擬之說明 57 3.5.3 深開挖施工之數值模擬 59 第四章 案例數值分析與探討 61 4.1 C1工區分析 61 4.1.1 C1-II 61 4.1.2 C1-III 67 4.2 D1工區分析 71 4.2.1 D1-I 71 4.2.2 D1-II 75 4.3 結果探討 78 第五章 假設案例分析及驗證 84 5.1有限土體數值分析概念 84 5.1.1 分析方式 85 5.1.2 無凝聚性土壤 86 5.1.3 凝聚性土壤 88 5.2假設案例及數值模擬建立 90 5.2.1 影響有限土體因子 90 5.2.2 假設案例數值模擬之建立 92 5.3數值模擬驗證及探討 93 5.3.1 以連續壁水平變位量看有限土體之影響 93 5.3.2 以側向土壓力看有限土體之影響 98 5.3.3 分析結果討論 101 第六章 結論與建議 103 6.1結論 103 6.2建議 105 參考文獻 107

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