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研究生: 陳敏璋
Min-Chang Chen
論文名稱: 隧道頂導坑工法穿越不同節理之數值分析探討—以雪山隧道為例
Numerical Studies of the Top Heading Pilot Tunnel Passing Through Different Joint Conditions in Hsuehshan Tunne
指導教授: 陳志南
Chee-Nan Chen
口試委員: 謝玉山
none
張龍均
none
陳堯中
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: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 130
中文關鍵詞: 頂導坑
外文關鍵詞: UDEC
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論 文 摘 要
隧道工程中與地質關係最為密切,而地質條件為隧道施工能否順利進行之主要影響因素,事先掌握隧道路線之地質情況,進行數值分析,作為隧道設計和施工之參考依據,而數值分析目前則已普遍受工程界所重視。本研究案例以UDEC程式進行雪山隧道頂導坑開挖之數值分析,並以實際現場斷面及節理弱面資料,建立網格予以模擬,並延伸至不同地質情況。
本文就四種不同節理狀況,假設K=1之條件下,於無支撐及有支撐兩種情況下,就隧道開挖過程中之變形位移、應力變化、塑性區發展進行探討。由分析結果可知:頂拱與角隅處塑性區影響範圍最大為1D。此外,由塑性區分佈圖顯示,於頂導坑與TBM相交處受力有可能出現張力現象,於工程施工及監測宜應注意的區域。


ABSTRACT
Tunnel engineering is deeply related with geological structure, and the condition of geology has the significant influence on tunnel construction. Geological investigation along tunnel route is necessary for the need of design and construction. Numerical analysis is an useful tool for further understanding the mechanisms during tunneling. The code UDEC is used for numerical simulation on Hsuehshan top heading pilot tunnel. The field data of joints are used to generate mesh and different geological conditions are extended for discussions.
Four different joint conditions and two different support conditions under K=1 are analyzed in the research. The stress and deformation of tunnel roof and development of plastic zone are evaluated during tunneling. The analytic results show that the dimension of the plastic zone can be 1D at tunnel roof and sidewall. The stress near the connection region of top heading and TBM could be tensile and is needed to paying attention in construction engineering and monitoring.

目 錄 論文摘要…………………………………………..........Ⅰ ABSTRACT……………………………………..............Ⅱ 誌謝………………………………………………..........Ⅲ 目錄………………………………………………..........Ⅳ 表目錄……………………………………………..........Ⅶ 圖目錄……………………………………………..........Ⅷ 第一章 緒論……………………………………............1 1.1前言………………………………………............1 1.2研究動機…………………………………............1 1.3研究內容…………………………………............2 第二章 文獻回顧………………………………............3 2.1國內隧道機械開挖案例…………………............3 2.2岩盤工程常見之破壞型式………………............4 2.3隧道之災變分類…………………………............5 2.4隧道開挖之數值模擬相關研究…………............6 第三章 數值分析背景…………………………............9 3.1雪山隧道回顧……………………………............9 3.2地質背景…………………………………............9 3.3研究主題之探討……………………….............13 第四章 數值分析方法……………………….............15 4.1 UDEC 簡介…………………………….............15 4.2 UDEC 程式運算原理………………….............16 4.3 UDEC 行為模式……………………….............18 4.3.1 塊體的組合律模式………………............18 4.3.2 岩石節理的組合律模式…………............19 4.4基本術語定義………………………….............21 4.5分析流程及基本輸入指令說明……….............23 4.6本研究之二維數值分析模式………….............25 4.7岩體材料參數………………………….............27 第五章 節理與剪裂帶對頂導坑工法之影響趨勢探討…...31 5.1本研究二維網格建置模擬說明…………………….....32 5.2無支撐情況下節理組對頂導坑工法之影響…………...32 5.2.1頂導坑及TBM開挖引致的變形探討……………......33 5.2.2頂導坑及TBM開挖引致的應力變化之探討……......35 5.2.3頂導坑及TBM開挖引致的塑性區發展之探討…......36 5.3有支撐情況下節理組對頂導坑工法之影響...........37 5.3.1頂導坑及TBM開挖引致的變形探討……………......37 5.3.2頂導坑及TBM開挖引致的應力變化之探討……......38 5.3.3頂導坑及TBM開挖引致的塑性區發展之探討…......39 5.4 無支撐與有支撐情況下之相互比較探討……………..40 5.4.1無支撐與有支撐情況下之變形比較…………….....40 5.4.2無支撐與有支撐情況下之應力比較…………….....42 5.4.3無支撐與有支撐情況下之塑性區發展比較…….....42 第六章 結論與建議………………………………………….44 6.1 結論……………………………………………………44 6.2 建議……………………………………………………46 參考文獻……………………………………………………...48 附錄…………………………………………………………..125

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