本研究探討隧道採用鑽炸開挖，導致工作面周遭岩體損傷所伴隨的應力再調整、變形分佈、塑性區發展之影響，利用三維數值分析軟體FLAC3D進行模擬與分析，首先建置岩覆深度300公尺之圓形隧道，模擬隧道穿越良好岩盤(RMR=70)並採全斷面之開挖方式，支撐包含鋼支保、噴凝土及岩栓，於開挖後延遲一輪進再行架設。鑽炸損傷是利用降低岩體評分(RMR)來模擬，且範圍設定為開挖面周圍2公尺。本研究鑽炸開挖假設未損傷及有損傷之兩種對比情況，就三種不同側向岩壓係數(K=0.5、1、2)，分別探討隧道頂拱處之應力再分配、位移分佈、塑性區發展，最後將未損傷與鑽炸損傷情況於三種不同K值之六種組合結果做一整體彙整對比。
於研究範圍內，三種K值(0.5、1、2)於鑽炸損傷情況之最大塑性區範圍分別為(12、6、10)公尺，相當於鑽炸未損傷之(14、15、8)倍。最危險之情況如以最大之頂拱沉陷量來反應，則是發生在鑽炸損傷及K=2之組合情況，其值約為隧道直徑的2.2%。

This study investigates the tunneling damage to the surrounding rock by drilling and blasting method and its influence on stress redistribution, deformation and plastic zone development. The three-dimensional numerical software FLAC3D was used to simulate a circular tunnel with overburden depth 300 meters and excavated through good rock (RMR = 70) under full-face excavation. Supports include steel rib, shotcrete and rock bolt. Supports were installed one cycle later following working face. Blasting damage was simulated by reducing the rock mass rating within 2 meter thickness of surrounding rock near excavation surface.
Two conditions of tunneling undamaged and tunneling damaged under three different lateral pressure coefficients (K = 0.5, 1, 2) were analyzed in the study. Stress redistribution, deformation and development of plastic zone were compared with these combinations. Within the scope of this study, it is found that the plastic zone will be (12, 6, 10) m or the multiple of (14, 15, 8) corresponding to K=(0.5, 1, 2) under blasting damaged condition. The most dangerous condition happens under the combination of tunneling damaged and K=2 if it can reflect by the maximum settlement of tunnel crown. The corresponding crown settlement is about 2.2% of the tunnel diameter.

1. Goodman, R.E., “ Introduction to Rock Mechanics, ” John Wiley and Sons, New York. (1989)

2. Hoek,E., and Brown, E.T., “ Underground Excavations in Rock, ” The Institution of Mining and Metallurgy, London. (1980)

3. Itasca Consulting Group, Inc., Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions, User’s manual, Version 2.10, Minneapolis(1994)

4. Kirsch, G., “ Die Theorie der Elastizitat und Die Budurfnisse der Festigkeitslehre, ” Veit Verein Deutscher Ingenieure, 42 (28), pp797–807 (1898)

5. Panet,M., “Time-Dependent Deformation in Underground Work,”Proc.4th Congr.ISRM. Vol.3 pp.279-289 (1979)

6. 王世溫，「隧道鑽炸實務」，隧道工程實務(陳志南主編)，科技圖書股份有限公司，第239-269頁，台北 (1998)。

7. 李俊如、夏祥、李海波、周青春，「核電廠岩盤爆破開挖損傷區研究」，岩石力學與工程學報，第24卷增1，中國(2005)

8. 肖明、張雨霆、陳俊濤、田華，「地下洞室開挖爆破圍岩鬆動圈的數值分析計算」，岩土力學，第31卷，第8期，第2613-2618頁，中國 (2010)。

9. 林志明，「岩石隧道掘進之變形行為研究」，博士論文，國立台灣科技大學營建工程技術研究所，台北 (2000)。

10. 洪秋金，「隧道地盤反應曲線及破裂區發展之三向度數值分析」，碩士論文，國立台灣工業技術學院營建工程技術研究所，台北 (1995)。

11. 陳正勳、黃燦輝，「岩石隧道周圍破裂區及非軸對稱隧道問題之地盤反應曲線」，1992岩盤工程研討會論文專集，台南，第359-371頁 (1992)。

12. 許振文，「仰拱閉合及交互掘進對隧道開挖行為之影響研究」，碩士，國立台灣科技大學營建工程技術研究所，台北 (1996)。

13. 張森源，「隧道設計」，隧道工程實務(陳志南主編)，科技圖書股份有限公司，第49-110頁，台北 (1998)。

14. 張國華、陳禮彪、夏祥、劉明貴、李祺，「大斷面隧道爆破開挖圍岩損傷範圍試驗研究及數值計算」，岩石力學與工程學報，第28卷，第8期，第1610-1618頁，中國 (2009)。

15. 張偉哲，「鑽炸損傷對隧道力學機制之影響探討」，碩士論文，國立台灣科技大學營建工程技術研究所，台北(2012)。

16. 曾正宗，「岩石隧道輪進開挖引致之三維應力再分配特性」，博士論文，國立台灣科技大學營建工程技術研究所，台北 (2010)。

17. 賈虎、徐穎，「岩體開挖爆炸應力損傷範圍研究」，岩石力學與工程學報，第26卷增1，第3489-3492頁，中國 (2007)。

18. 鄺寶山、王文禮，「FLAC程式於隧道工程之實例分析」，地工技術雜誌，第41期，第50-61頁 (1993)

19. 謝佑鴻，「鑽炸損傷對隧道開挖面周遭岩盤工程行為之影響探討」，碩士論文，國立台灣科技大學營建工程技術研究所，台北(2013)。

20. 嚴鵬、盧文波、陳明、單治鋼、陳祥榮，「深部岩體開挖方式對損傷影響的試驗研究」，岩石力學與工程學報，第30卷，第6期，第1097-1105頁，中國 (2011)。

21. 欉贊文，「開挖品質對隧道力學行為之影響探討」，碩士論文，國立台灣科技大學營建工程技術研究所，台北 (2011)。