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研究生: 温修程
Hsiu-Chen Wen
論文名稱: 核廢料處置隧道開挖之三維力學特性探討
Three-Dimensional Mechanical Characteristics study of Nuclear Waste Disposal Tunnel Excavation
指導教授: 陳志南
Chee-Nan Chen
口試委員: 彭桓沂
none
林志森
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: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 172
中文關鍵詞: 核廢料處置隧道數值分析
外文關鍵詞: nuclear waste, disposal tunnel, numerical analysis
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本論文針對核廢料處置隧道開挖之三維力學特性進行探討,使用三維數值軟體 FLAC3D 模擬地下300公尺之水平馬蹄形處置隧道與垂直圓柱形處置孔,於良好岩盤(花崗岩)中開挖且未打設支撐。探討開挖過程中的應力再分配、位移變化,以及塑性區之發展,並考慮四種初始應力(K=0.5、1、2、3)下之應力與變形特性。
研究結果顯示,於馬蹄形處置隧道掘進開挖時,開挖面上主要測點之應力調整及變形分佈與測點兩側之線型及初始應力有關,最需要關注的是處置隧道角隅處及K=3之情況;至於隨後之圓柱形處置孔開挖,處置孔之開挖面上最大位移亦發生在K=3之情況。


This study investigates the mechanical characteristics of nuclear waste disposal during tunneling. The three-dimensional numerical software FLAC3D was used to stimulate horizontal horse-shape disposal tunnel and vertical cylindrical deposition hole tunneling through hard rock with overburden depth 300 meters. The disposal tunnel and deposition hole were cyclic full-face excavation without support installation. The stress redistribution, deformation and development of plastic zone during tunneling were analyzed under four different initial stresses (K = 0.5, 1, 2, 3).
The study shows that change of the stress and the displacement during tunneling are highly related location linear shapes of the main monitoring points and different initial stresses. The corner of disposal tunnel needs to pay more attention on stress concentration under K=3, and the maximum displacement of deposition hole excavation also occurs in situation of K=3.

論文摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 IX 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 研究流程 4 1.4 論文內容 5 第二章 文獻回顧 6 2.1 放射性廢棄物之處置相關概念 7 2.1.1 高放射性廢棄物處置方式 8 2.1.2 多重障壁 11 2.1.3 處置場之選址準則 12 2.1.4 用過核子燃料處置場設計探討之問題 16 2.2 單一隧道開挖完成時之周圍岩體的應力分佈彈性解 18 2.3 Mohr-Coulomb破壞準則 22 2.4 隧道開挖完成時的彈塑性行為 23 2.5 岩體現地應力 28 第三章 數值分析方法與三維數值模式之建立 32 3.1 FLAC3D之基本理論架構 32 3.1.1 FLAC3D之基本術語 33 3.1.2 FLAC3D之數學模式 39 3.1.3 FLAC3D之數值分析方法 44 3.1.4 FLAC3D之運算程序 45 3.2 FLAC3D之組合率模式 47 3.3 FLAC3D數值模擬之基本分析步驟 53 3.4 數值模擬之網格建置與驗證 56 3.4.1 三維數值網格之設置與邊界設定 56 3.4.2 數值模擬之岩體參數選定 61 3.4.3 三維數值網格之初始應力驗證 62 3.4.4 馬蹄形處置隧道與圓柱形處置孔之網格連接(attach)與驗證 64 第四章 處置隧道掘進開挖之應力與變形特性探討 70 4.1 馬蹄形處置隧道之開挖方式設定與輪進長度選定 70 4.2 測站位置選定與監測點位佈設 75 4.3 馬蹄形處置隧道掘進開挖之力學行為探討(K=1) 78 4.3.1 處置隧道輪進開挖之應力掘進變化曲線(K=1) 78 4.3.2 處置隧道輪進開挖之位移掘進變化曲線(K=1) 90 4.4 不同K值(K=0.5、1、2、3)情況下馬蹄形處置隧道輪進開挖之力學行為探討 101 4.4.1 圓形隧道(無架設支撐)之Kirsch理論解 101 4.4.2 不同K值(K=0.5、1、2、3)情況下馬蹄形處置隧道輪進開挖之應力掘進變化曲線 103 4.4.3 不同K值(K=0.5、1、2、3)情況下馬蹄形處置隧道輪進開挖之位移掘進變化曲線 119 4.5 圓柱形處置孔開挖對馬蹄形隧道之影響初步探討 124 4.5.1 圓柱形處置孔之開挖方式模擬與測點佈設 124 4.5.2 不同K值(K=0.5、1、2、3)情況下圓柱形處置孔開挖之力學行為探討 126 第五章 結論與建議 137 5.1 結論 137 5.2 建議 143 參考文獻 144 附錄A:四種K值之四個測點最大主應力數據表 147 附錄B:四種K值之四個測點主應力莫爾圓 149 附錄C:四種K值之四個測點徑向位移數據表 157

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無法下載圖示 全文公開日期 2021/08/24 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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