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研究生： 廖信郎
Hsin-Lang Liao
論文名稱： 隧道前期變形量之預測探討
Prediction of Early Deformation Due to Rock Tunneling
指導教授： 陳志南
Chee-Nan Chen
口試委員: 林志森
none
林志明
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： 137
中文關鍵詞： 隧道 、前期變形
外文關鍵詞： Deformation
相關次數： 點閱：158  下載：5 
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    • 在隧道掘進開挖過程中，開挖工作面附近之變形行為皆屬於三維問題，但傳統隧道設計仍以二維數值分析為主，然而二維分析無法解釋分析隧道掘進及支撐架設對岩體所造成之變形行為，故本研究以三維模式來探討單孔隧道之掘進變形行為。
    本研究利用三維數值程式FLAC3D模擬岩石隧道，在不同岩盤條件（RMR）、覆蓋深度、噴凝土厚度、隧道斷面及開挖工法等情況下，分別探討隧道掘進開挖過程中，頂拱沈陷之變形影響行為，並就圓形隧道及三心圓隧道之沈陷量建立傳統監測無法量測之前期變形量預估公式，以提供後續回饋分析作業及二維模式分析之支撐架設時機。

    Conventional tunnel design is based on the two-dimensional plane-strain analysis. However, the tunnel face does provide support before it advances away from the area of interest. Therefore, unless the support decreases to a neglected extend, the deformation behavior of tunnel excavation can only be simulated by the three-dimensional modeling approach.
    FLAC3D is a geotechnical finite difference package and is adopted in this research to simulate the roof settlements of a rock tunnel and play as a tool to modeling the interaction between the structures and the rock. Finally, a parametric study is performed based on the simulation results to analyze the different effects of rock masses (RMR), depth of rock overburden, thickness of shot concrete, cross-section and excavation methods. Fortunately, an empirical formula has been established to estimate the early deformation prior to the installation of monitoring system and will serve to the prospectively stabilization design and acted as a major reference to the two-dimensional plane-strain analysis.

    摘要 ………………………………………………………………………І ABSTRACT ……………………………………………………………II 誌謝……………………………………………………………………Ш 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………………………………………………………………………2 1.3 研究內容………………………………………………………………………3 第二章 文獻回顧………………………………………………………4 2.1 隧道掘進變形相關影響因素…………………………………………………4 2.1.1 開挖工作面推進的影響………………………………………………5 2.1.2 延遲支撐之影響………………………………………………………7 2.1.3 隧道分階開挖之影響…………………………………………………7 2.2 前期變形量……………………………………………………………………9 第三章 數值分析方法………………………………………………12 3.1 FLAC3D之數值方法…………………………………………………………12 3.2 FLAC3D之數學模式…………………………………………………………13 3.3 FLAC3D的組合律模式………………………………………………………16 3.4 FLAC3D的運算程序…………………………………………………………18 3.5 FLAC3D的基本術語…………………………………………………………19 3.6 FLAC3D基本分析步驟………………………………………………………23 3.7 FLAC3D的運算速率…………………………………………………………25 3.8 本論文之研究分析模式 ……………………………………………………25 3.8.1 三維數值分析網格建立 ……………………………………………25 3.8.2 數值分析基本假設 …………………………………………………27 3.8.3 岩體材料參數 ………………………………………………………29 第四章 三維數值分析探討…………………………………………37 4.1 隧道掘進變形曲線 …………………………………………………………37 4.2 隧道支撐對掘進變形之影響（穿越較差岩盤RMR=30） ………………39 4.2.1 有支撐架設與無支撐架設對隧道掘進變形之影響對比 …………40 4.2.2 不同支撐厚度（勁度）對掘進變形之影響 ………………………41 4.3 不同覆蓋深度與不同RMR對隧道掘進變形之影響（法一：依據Roclab 建議值）………………………………………………………………………42 4.3.1不同RMR對應之岩體參數（法一：依據Roclab建議值） ……43 4.4 不同覆蓋深度與不同RMR對隧道掘進變形之影響（法二：假設摩擦角ψ 為定值）………………………………………………………………………46 4.4.1 簡化模擬岩層及建立簡易公式 ……………………………………47 4.4.2 法一Roclab建議值與法二摩擦角ψ設為定值之比較……………46 4.4.3 頂拱掘進變形預估公式之建立 ……………………………………47 4.5 不同開挖斷面尺寸（B=6m與B=12m）對隧道掘進變形之預估探討 …49 4.6 不同開挖工法（全斷面開挖與台階開挖）對隧道掘進變形之影響探討…52 4.6.1 台階開挖工法對隧道掘進變形之影響 ……………………………53 4.6.2 台階開挖與全斷面開挖對掘進變形影響比對 ……………………54 4.6.3 台階開挖變形預估公式 ……………………………………………56 4.7 三心圓開挖斷面對隧道掘進變形之預估探討 ……………………………56 第五章 結論與建議…………………………………………………58 4.1 結論 …………………………………………………………………………58 4.2 建議 …………………………………………………………………………59 參考文獻………………………………………………………………60

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