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研究生: 周志昇
Chih-Sheng Chou
論文名稱: 鄰坡建築之力學行為探討
Engineering Behavior of Building Near Slope
指導教授: 陳志南
Chee-Nan Chen
口試委員: 陳立憲
none
陳堯中
none
林志森
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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 180
中文關鍵詞: 邊坡力學退縮距離
外文關鍵詞: recessional distances
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  • 本研究針對坡地建築,分析建物興建對坡地整體之應力傳遞與變形發展,探討鄰近坡地建物之力學行為。本研究利用FLAC軟體建立數值模式,於特定之建物基礎寬度(B=16m) 及邊坡(坡角34。、坡高20m、地層c=0、ψ=38。)情況下,就四種不同退縮距離(B/8、B/4、B/2、B)分析,探討邊坡及基礎下方整體應力傳遞與變形發展機制。
    分析結果發現於研究範圍中,於退縮距離≦B/2時,最大主應力等壓線在鄰近邊坡之基礎下方有明顯扭曲現象,而非如平地建物之蔥形分佈。有關坡地建築承載由小至大之破壞發展機制,本研究發現當建物載重不大時邊坡坡面及基礎底部的水平位移ΔX不到垂直位移ΔY的十分之一,且ΔX與ΔY之等位移線皆對基礎中心呈左右對稱之分佈類似水平地表;當載重持續增加時坡面及基礎底部之ΔX增加趨勢大於ΔY之增加趨勢,當載重持續增加至破壞時,ΔX與ΔY之差距已拉近至ΔY/ΔX≦1.89,顯示破壞時建物基礎下方之沉陷與鄰近邊坡之水平推擠已相當明顯,可作為坡地建築現地監測及安全評估之參考。


    This aim of the study is to fully understand the overall mechanical behavior of a building near slope. The stress distribution and transmission deformation development in the soil mass due to foundation construction are investigated. Numerical analyses using the code FLAC to simulate of a building with near slope on the assumed conditions were performed using the code FLAC. The slope angle is 34。with slope height 20m. The shear strength parameters of soil slope are c=0 and ψ=38。 . Four different recessional distances of B/8,B/4,B/2 and B are selected where B=16m is the width of the building.
    The analytic results show that the contour of equalized maximum principal stress after building construction has significant distortion near slope if recessional distance is less than B/2. This distortional shape makes large difference with smooth bulb shape of foundation construction on horizontal ground surface. The mechanisms of building near slope may analyze the horizontal displacement ΔX and vertical displacement ΔY beneath the foundation and on the slope surface. It is found that ΔX is less than one-tenth of ΔY when foundation loading is quite small, both ΔX andΔY contours are symmetric the vertical central line of foundation. This is similar as foundation on horizontal ground surface. The displacement difference between ΔX andΔY becomes small when foundation loading continuously increase. Finally, ΔY/ΔX of foundation can be reached to 1.89 when failure happens by foundation loading increasing. The obvious interaction between foundation and slope is found, and the corresponding ΔX andΔY can be monitoring in the field to assess the safety of buildings near slope.

    目錄I 圖目錄IV 表目錄IX 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 土體壓力的分佈傳播相關研究3 2.1.1 單一土體壓力傳播分佈3 2.1.2 兩層之水平成層土壤9 2.1.3 壓力的分佈與傳播之經驗法則12 2.2 山坡地破壞模式14 2.3 邊坡安全退縮距離19 2.4 邊坡穩定監測值25 2.4.1 傾斜管監測資料判讀25 2.4.2 邊坡穩定管理値27 2.5 地錨種類與適用性29 2.5.1 地錨之構造與種類29 2.5.2 地錨之適用性及設計流程32 第三章 數值分析方法37 3.1 FLAC 程式概述37 3.1.1 FLAC之數學模式37 3.1.2 FLAC之數值分析方法40 3.2 FLAC的組合律模式42 3.3 FLAC的運算程序46 3.4 FLAC的基本術語48 3.5 FLAC數值模擬之基本分析步驟53 3.6 本論文之研究分析模式57 3.6.1 數值分析網格的建立57 3.6.2 分析參數選用60 3.6.3 分析流程68 第四章 鄰坡建物力學機制之數值探討69 4.1 鄰坡建物之壓力分佈傳播 (退縮距離S=2m、邊坡坡度=1:1.5)69 4.1.1 鄰坡建物載重施加未破壞前(q=7t/m2)之壓力分佈傳播71 4.1.2 鄰坡建物載重由小逐步增加至破壞(q=1 t/m2∼31t/m2) 之壓力傳播變化73 4.2 鄰坡建物壓力傳播等壓線形狀扭曲之成因探討………………………………..75 4.3 鄰坡建物加載後邊坡與建物位移之相關探討79 4.3.1 鄰坡建物載重施加未破壞前(q=7t/m2)之位移分佈80 4.3.2 鄰坡建物載重施加至破壞(q=25/m2)之位移分佈85 4.4 鄰坡建物之邊坡與建物下方應力與變形之探討90 4.4.1 鄰坡建物之邊坡與建物下方之測點選取90 4.4.2 鄰坡建物之邊坡坡面與建物基礎底部之應力探討92 4.4.3 鄰坡建物不同載重施加引致邊坡與建物不同測點之位移探討99 4.4.4 鄰坡建物不同載重施加引致基礎不均勻沉陷探討107 4.5 鄰坡建物載重施加對邊坡整體之不同安全係數分佈區域變化探討110 第五章 不同退縮距離對鄰坡建物力學行為影響之數值探討117 5.1 不同退縮距離對鄰坡建物之壓力傳播影響之探討117 5.1.1 四種不同退縮距離在破壞前(q=7t/m2)之最大主應力增量Δσ1分佈曲線變化探討117 5.1.2 四種不同退縮距離基礎加載至破壞之最大主應力增量Δσ1分佈曲線變化探討119 5.1.3 四種不同退縮距離建物承載未破壞與承載破壞之Δσ1等壓曲線發展比較123 5.2 四種不同退縮距離對坡地建物加載引致之整體位移探討126 5.2.1 四種不同退縮距離對坡地建物加載至未破壞前(q=7t/m2) 引致之整體位移探討126 5.2.2 四種不同退縮距離對坡地建物加載至q=破壞載重 引致之整體位移探討131 5.2.3 四種不同退縮距離載重施加引致邊坡與建物重要位置之位移對比探討144 5.2.4 四種不同退縮距離施加至破壞載重時之基礎底部不均勻沉陷探討147 5.3 四種不同退縮距離對建物加載引致之安全係數分佈探討149 第六章 地錨施加於邊坡之探討(S=2m)153 6.1 施加地錨之邊坡加載後在壓力分佈傳播數值分析探討154 6.2 施加地錨之邊坡於加載後邊坡與建物位移相關探討158 6.3 施加地錨之邊坡於加載後邊坡與建物在應力路徑之探討167 第七章 結論與建議169 7.1 結論169 7.2 建議173 參考文獻174 附錄一 基礎載重q=25 t/m2,Δq=0.8q之形狀成因分析 (S=2m)177

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