均質與非均質土層潛盾隧道開挖沉陷之有限元素分析

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姓名

葉進賢(Jin-Sian Ye) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

均質與非均質土層潛盾隧道開挖沉陷之有限元素分析

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摘要(中)

本文研究內容主要可分成二大部份，第一部份則是對未考慮襯砌均質土層單隧道進行分析，分別考慮只加位移載重與同時考慮覆土壓、位移載重之下，討論隧道開挖時造成均質土層之相關力學行為。第二部份則是對考慮襯砌非均質土層單隧道進行分析，分別考慮大地應力平衡、加力載重時，對二維及三維問題進行分析，在三維部份則另外模擬潛盾機推進之過程，討論隧道開挖時造成非均質土層之相關力學行為。
在這二大部份中，皆考慮土壤不排水狀況，使用Mohr-Coulomb準則，對不同案例分別討論地表沉陷槽曲線、覆土壓力、凝聚力、臨界超載係數之影響趨勢，並將結果與離心機模型進行比較驗證。

摘要(英)

The objective of this study can be divided into two main parts . In the first part, we do not consider lining of the homogeneous soil layer tunnel. The tunnel is excavated under the action of earth stress. In the second part, we consider lining of the nonhomogeneous soil layer tunnel. Two-dimentional and three-dimensional problems are considered under the action of earth stress and force load. In the three-dimensional part, we simulate the shield machine advancing, and the resulting mechanical behavior of the nonhomogeneous soil layer is discussed while the tunnel is excavated.
In these two parts, Mohr-Coulomb plasticity criterion is used for modeling the undrained behavior of soil. We discuss the behavior in different cases, including the earth’’s surface trough, earth stress, cohesiveness , critical overload factor. The numerical results were compared with the results from centrifuge model tests.

關鍵字(中)

★ 大地應力
★ 超載係數
★ 潛盾機推進
★ 均質土層
★ 非均質土層
★ 支撐力

關鍵字(英)

★ overload factor
★ shield machine advancing
★ earth stress
★ homogeneous soil layer
★ nonhomogeneous soil layer

論文目次

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII
符號說明 X
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究方法 3
1.4 論文內容 4
第二章文獻回顧 5
2.1現場量測與經驗法 5
2.2 物理模型試驗 7
2.3數值分析法 9
第三章分析方法與模型模擬 14
3.1 有限元素法 14
3.2 MSC/Patran之簡介 15
3.3 ABAQUS/CAE之簡介 16
3.4單隧道之模型模擬 17
3.4.1單隧道模型試驗 17
3.4.2 單隧道模型之數值模擬 18
3.4.3單隧道模型邊界條件及大地應力之模擬 19
3.4.4單隧道模型載重施加方式 20
3.5 超載係數(Overload factor) 22
第四章模擬結果與討論 42
4.1 數值分析驗證 42
4.2 模擬結果與討論 42
第一部份 43
A.地表沉陷分佈型態 43
B.塑性區之分佈範圍 44
第二部份 45
(一) 二維非均質多層單隧道. 45
A.地表沉陷分佈型態 45
B.初步驗証三維分析 45
(二) 三維非均質土層單隧道之潛盾機推進模擬. 46
A.地表沉陷分佈型態 46
B.側向變形分佈型態 47
C.與貫通三維非均質作比較 48
第五章結論與建議 66
5.1結論 66
5.2 建議 68
第六章附錄 70
6.1使用ABAQUS軟體時所遇到之問題 70
6.2 模擬潛盾機進進之數值分析方法 71
6.2.1模擬步驟詳細說明 71
6.2.2 ABAQUS軟體輸入說明 73
參考文獻 78

參考文獻

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指導教授

張瑞宏(Jui-Hung Chang)

審核日期

2004-7-14

推文