以離心模型探討地下水位高程對矩形隧道動態反應的影響

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：95

、訪客IP：3.15.151.94

姓名

黃偉祥(Wei-Hsiang Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以離心模型探討地下水位高程對矩形隧道動態反應的影響
(Effect of underground water level on the dynamic response of rectangular tunnel by centrifuge modeling)

相關論文

★ 以離心振動臺試驗模擬緩衝材料中廢棄物罐之振動反應	★ 緩衝材料在不同圍壓下之工程性質
★ 具裂縫的緩衝材料自癒行為模擬	★ 具不同上部結構之樁基礎受振行為
★ 基盤土壤液化對上方土堤位移的影響	★ 回填與緩衝材料之動態強度
★ 砂質土壤中柔性擋土牆在動態載重下的行為	★ Effect of Vertical Drain Methods on The Soil Liquefaction
★ Centrifuge Modelling on Failure Behaviours of Sandy Slope Caused by Gravity, Rainfall and Earthquake	★ 微生物膠結作用對砂質土壤性質的影響
★ 基盤土壤液化引致的側潰對上方土堤之影響及其改善對策	★ 土壤液化引致側向滑移對樁基礎之影響及其對策
★ 挖掘機鏟斗上土壤黏附問題的基礎研究	★ 低放射性廢棄物最終處置回填材料於不同配比下之工程力學特性
★ 以離心振動台試驗探討基盤振動方向與坡向夾角對側向滑移之反應	★ 應用時域反射法於地層下陷監測之改善研發

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

隨著城市的快速發展，地下空間的使用率逐漸增加。而淺層的地下隧道多使用明挖覆蓋法 (cut-and-cover) 並以矩形隧道形式建造，其優點在於方便施工且相關設施可最大化利用開挖空間，不同的土層會對隧道產生不同的影響，在高地下水位設置明挖覆蓋隧道時，應考慮上浮的影響。本研究以離心模型探討地下水位高程對矩形隧道動態反應的影響，並比較不同地下水位面時其加速度反應、孔隙水壓反應、地表沉陷量、隧道位移及旋轉角之變化。
本研究在80 g進行四組動態離心模型試驗，透過改變地下水位面高程，探討相對於隧道具有不同高度地下水位時，土壤液化程度與隧道動態反應的互制行為。試驗結果表示 (1) 隧道周圍受震激發的超額孔隙水壓會較自由場的超額孔隙水壓小；(2) 地下水位面高於隧道底部時，基盤震動造成隧道周圍土壤液化程度不同，引致隧道受震時的擺動(rocking)及旋轉(rotation) ；(3) 當地下水位高於隧道頂部時，地震會使隧道上浮且正上方地表隆起，然而越遠離隧道則地表高程變化則相對為向下沉陷。未來可以更進一步討論，當地下水位高於隧道時，在隧道旁的支撐開挖與隧道間的相互影響行為。

摘要(英)

The shallow underground tunnels mostly use cut-and-cover and are constructed in the form of rectangular (box-shaped) tunnels, which have the advantage of being convenient for construction and related facilities can maximize the use of excavation space. Different soil layers will have different effects on the tunnel. When setting cut-and-cover tunnels with high groundwater levels, the effect of floating should be considered. This study investigates the impact of earthquakes on existing tunnels at different groundwater levels, and compares the changes in acceleration response, water pressure response, surface subsidence, tunnel displacement and rotation angle at different groundwater levels.

In this study, four sets of dynamic centrifugal model tests were conducted to explore the relationship between the earthquake and the tunnel by changing the depth of the groundwater table. The test results show (1) The soil pore water pressure around the tunnel is smaller than that of the free field (2) When the water level is higher than the tunnel , earthquakes can cause the tunnel to rocking and rotate (3) When the groundwater level is higher than the tunnel, the earthquake will cause the tunnel to uplift and the surface above it to heaving, but the further away from the tunnel, the greater the surface subsidence . Further discussions can be made in the future as to what the impact of supporting excavation next to the tunnel will be when the water level is higher than the tunnel.

關鍵字(中)

★ 離心模型試驗
★ 隧道
★ 地下水
★ 加速度放大倍率
★ 隧道剛體位移
★ 地表沉陷

關鍵字(英)

論文目次

目錄
摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 vi
表目錄 xiii
第一章緒論 1
1-1研究動機與目的 1
1-2研究架構 1
1-3論文內容 2
第二章文獻回顧 3
2-1離心模型原理 3
2-1-1離心模型縮尺率 4
2-1-2尺寸效應對離心模型之影響 5
2-1-3科氏加速度對離心模型之影響 6
2-1-4模型模擬 7
2-2鐵路明挖覆蓋隧道設計規範 9
2-2-1明挖覆蓋隧道之調查 9
2-2-2明挖覆蓋隧道之規劃 11
2-2-3明挖覆蓋隧道之設計 12
第三章試驗設備與試體製作 14
3-1試驗儀器與設備 14
3-1-1地工離心機 14
3-1-2離心振動台 16
3-1-3資料擷取系統 17
3-1-4固壁式蜂巢試驗箱 (Rigid container) 18
3-1-5隧道模型 19
3-1-6各式感測器 22
3-1-7移動式霣降儀 26
3-2試驗材料 27
3-3試體準備 29
3-3-1應變規黏貼與製作 29
3-3-2感測器校正 31
3-3-3試體準備 35
3-3-4離心模型試驗前準備工作 39
第四章試驗規劃與結果討論 41
4.1試驗規劃 41
4-2分析方法 51
4-2-1評斷振動事件標準 51
4-2-2微振動探測 53
4-2-3振動期間之加速度歷時 54
4-2-4加速度放大倍率 55
4-2-5顯著頻率 55
4-2-6評估土壤液化標準 56
4-2-7隧道變形量 58
4-2-8隧道剛體位移 58
4-2-9隧道旋轉角 59
4-2-10隧道加速度相位差 60
4-2-11地表沉陷量 61
4-3試驗結果 62
4-3-1 DT試驗(乾砂試體)結果 62
4-3-2 ST-BOT試驗(飽和至隧道底部)結果 76
4-3-3 ST-TOP試驗(飽和至隧道頂部)結果 94
4-3-4 ST試驗(全飽和試體)結果 120
4-4綜合討論 149
4-4-1加速度反應 149
4-4-2超額孔隙水壓反應 151
4-4-3隧道變形量 152
4-4-4隧道剛體位移 152
4-4-5隧道旋轉角 153
4-4-6地表沉陷量 154
4-4-7小結 154
第五章結論與建議 156
5-1結論 156
5-2建議 157
參考文獻 158

參考文獻

[1] Chen, Z.Y., Liang, S.B., Shen, H. , He, C., "Dynamic centrifuge tests on effects of isolation layer and cross-section dimensions on shield tunnels" Soil Dynamics and Earthquake Engineering,Vol. 109, pp. 173-187 (2018).
[2] Chou, J.C., Kutter, B.L., Travasarou, T., Chacko, J.M., "Centrifuge Modeling of Seismically Induced Uplift for the BART Transbay Tube" Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 137, pp. 754-765 (2011).
[3] Tsinidis, G., Pitilakis, K., Madabhushi, G., Heron, C., "Dynamic response of flexible square tunnels: centrifuge testing and validation of existing design methodologies" Geotechnique, Vol. 65, No. 5, pp. 401-417 (2015).
[4] Amorosi, A., Boldini, D., Falcone, G., "Numerical prediction of tunnel performance during centrifugedynamic tests" Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Vol. 9, No. 4, pp. 581-596 (2014).
[5] Tsinidis, G., Pitilakis, K., Madabhushi, G., "On the dynamic response of square tunnels in sand" Engineering Structures, Vol. 125, pp. 419-437 (2015).
[6] Chen, Z.Y., Shen, H., "Dynamic centrifuge tests on isolation mechanism of tunnels subjected to seismic shaking" Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 42, pp.67-77 (2014).
[7] Abate, G., Massimino, M.R., Maugeri, M., "Numerical modelling of centrifuge tests on tunnel-soil systems" Bulletin Of Earthquake Engineering, Vol. 13, pp.1927-1951 (2015).
[8] Baziar, M.H., Moghadam, M.R., Kim, D.S., Choo, Y.W., "Effect of underground tunnel on the ground surface acceleration" Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 44, pp.10-22 (2014).
[9] Hung, W.Y., Lee, C.J., Chung, W.Y., Tsai, C.H., Chen, T., Huang, C.C., Wu, Y.C., "Seismic behavior of pile in liquefiable soil ground by centrifuge shaking table tests," Journal of Vibro engineering, Vol. 16, Issue 2, pp. 712-720 (2014).
[10] 李崇正，「離心機模型原理」，實驗土壤力學講義，桃園，臺灣 (1997)。
[11] 交通部公路工程部，「隧道設計標準」，市區道路及附屬工程設計規範 (2003)。
[12] Wang, W.L., Wang, T.T., Su, J.J., Lin, C.H., Seng, C.R., Huang, T.H., "Assessment of damage in mountain tunnels due to the Taiwan Chi-Chi earthquake" Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 16, No.3, pp. 133-150 (2001).
[13] Song, G.Y., Marshall, A.M.,"Centrifuge modelling of tunnelling induced ground displacements: pressure and displacement control tunnels" Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 103, pp. 1-16 (2020).
[14] Juneja, A., Hegde, A., Lee, F.H., Yeo, C.H.,"Centrifuge modelling of tunnel face reinforcement using forepoling" Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 25, No.4, pp. 377-381 (2010).
[15] Tsinidis, G., Pitilakis, K., Madabhushi, G., Heron, C., "Dynamic response of flexible square tunnels: centrifuge testing and validation of existing design methodologies" Geotechnique, Vol. 65, No.5, pp. 401-417 (2015).
[16] Meguid, M.A., Saada, O., Nunes, M.A., Mattar, J., " Physical modeling of tunnels in soft ground: A review " Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 23, pp.185-198 (2008).
[17] Chen, R.P., Li, J., Kong, L.G., Tang, L.J., " Experimental study on face instability of shield tunnel in sand " Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 33, pp.12-21 (2013).
[18] 黃俊學，「基盤土壤液化對上方土堤位移的影響」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園，臺灣 (2016)。
[19] 梁友承，「以離心模型模擬不同粒徑分佈砂層於液化時之行為」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園，臺灣 (2019)。
[20] 楊子霈，「以動態離心模型試驗模擬不同型式基礎建築物於液化地盤之受震反應」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園，臺灣 (2013)。
[21] 張睿庭，「以離心模型試驗探討輸電鐵塔於不同地盤條件下之動態反應」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園，臺灣 (2020)。
[22] 汪祐毅，「以離心模型試驗探討不同隧道與連續壁間距的動態反應」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園，臺灣 (2021)。
[23] Taylor, R.N., “Centrifuge in modelling: principles and scale scale effects,” In: Geotechnical Centrifuge Technology, edited by Taylor, R.N., CRC Press, pp.19-33 (1994).
[24] Steedman, R.S., Zeng, X., “Dynamics,” In: Geotechnical Centrifuge Technology, edited by Taylor, R.N., CRC Press, pp.168-194 (1994).

指導教授

洪汶宜(Wen-Yi Hung)

審核日期

2022-8-30

推文