博碩士論文 100322033 詳細資訊




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姓名 許漢維(Han-wei Shiu)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 地中壁液化防制效果之離心模型試驗
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摘要(中) 本研究利用地工離心機與振動台,於50g離心重力場下進行十二組地中壁液化防制效果之離心模型試驗,並在試驗進行中擷取加速度計、孔隙水壓計、土壓計、線性差動可變變壓器(LVDT)所量測到的動態數據,藉以探討不同間距地中壁對於超額孔隙水壓激發抑制效果,並探討(1)加速度放大倍率隨深度變化;(2)不同深度超額孔隙水壓激發與消散行為;(3)地表沉陷量歷時;(4)壁體所受側向總應力歷時等課題。

研究結果顯示:(1)土壤在未達液化狀態時,振動加速度由基盤至地表逐漸放大;土壤達到液化狀態時,由於剪力波無法傳遞,所以加速度傳遞至地表面而大幅度減小;(2)地中壁的圍束作用對超額孔隙水壓激發之抑制是有效果的,且以格子間距5公尺之抑制效果最佳;(3)地中壁能有效限制地表沉陷量,以格子間距5公尺圍束區域內之地表沉陷量最小;(4)震波往上傳遞時,壁體受到側向有效土壓力與孔隙水壓往復作用,且隨深度越深壁體受力越大;(5)當超額孔隙水壓力逐漸消散時,土壤將產生沉陷並往四周壁體擠壓,所以當超額孔隙水壓消散完成時,將有殘餘應力作用於壁體上,且深度越大其值越高。
摘要(英) A series of centrifuge shaking table tests was conducted to investigate the mitigating effect on soil liquefaction by the lattice-shaped underground wall. During the test, accelerometers, pore pressure transducers, linear variable differential transformers and micro earth pressure transducers were embedded in the soil layer to monitor the seismic response of soil deposit. The mitigating effect was evaluated by the measurements, including (1) maximum peak ground acceleration along the depth; (2) excess pore pressure histories at different depths; (3) ground settlement and (4) lateral total pressure applied on the underground wall.
From the test result, it can be conclude that (1) the acceleration amplitude was amplified from the base to the surface ground before soil liquefaction. The shear wave can not propagate through the liquefied soil layer to the ground surface and leading to that the acceleration amplification was smaller than 1. (2) The lattice-shaped underground wall with 5 m-width spacing was effective to mitigate the generation of pore water pressure and to decrease the settlement of surface ground. (3)The total lateral pressure acted cyclically on the underground wall and increased with increasing depth during shaking. (4) The ground settled and the lateral earth pressure acting on the underground wall increased during the pore water pressure dissipation. Therefore, there was an additional force acted on the underground wall as compared to the initial condition.
關鍵字(中) ★ 液化防制
★ 地中壁
★ 土壤液化
★ 地工離心機
★ 加速度放大效應
★ 沉陷量
★ 超額孔隙水壓
★ 殘餘應力
關鍵字(英) ★ centrifuge shaking table test
★ underground wall
★ soil liquefaction
論文目次 摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究方法 2
1-3 論文架構 3
第二章 文獻回顧 4
2-1 土壤液化 4
2-2 離心模型原理 5
2-2-1 離心模型之相似律 5
2-2-2 動態離心模型之相似律 6
2-3 試驗中使用之黏滯液體 8
2-4 地中壁防制液化之基本機制 9
2-5 利用地中壁圍束土壤之相關研究 10
2-5-1 國外地中壁應用實例 10
2-5-2 利用離心模型試驗進行地中壁圍束液化土壤之試驗 10
第三章 試驗方法與試驗設備 22
3-1 試驗方法 22
3-2 試驗土樣及基本性質 22
3-3 儀器設備與相關設備 23
3-3-1 地工離心機 23
3-3-2 中大離心振動台與資料擷取系統 23
3-3-3 積層版試驗箱 24
3-3-4 地中壁模型 25
3-3-5 各式量測工具 25
3-3-6 移動式霣降機 27
3-4 試驗準備步驟及流程 27
3-4-1 試驗前之相關準備作業 27
3-4-2 進行重模試體之製作 28
3-4-3 土壤試體之飽和 29
3-4-4 離心機運轉前之準備與振動試驗 30
第四章 試驗結果與分析 52
4-1 試驗規劃 52
4-2 試驗內容 53
4-3 升g過程中相對密度與體積應變量變化 56
4-4 各事件加速度歷時比較 57
4-4-1試驗群組一(可液化土層15公尺)土層加速度歷時 57
4-4-2試驗群組二(可液化土層5公尺)之土層加速度歷時 60
4-4-3 土層深度對加速度歷時的影響 63
4-4-3-1 土壤未液化前之加速度放大反應 64
4-4-3-2 土壤液化後之加速度放大反應 65
4-4-3-3 不同振動事件中重複性試驗加速度放大倍率比較 67
4-4-4 土層的初始剪力波速與主頻計算 69
4-4-5 土層的頻率特性 70
4-4-6 加速度歷時小結 71
4-5超額孔隙水壓歷時比較 72
4-5-1 輸入不同震動強度時之超額孔隙水壓歷時 72
4-5-2 不同地中壁格子間距與自由場超額孔隙水壓歷時之比較 73
4-5-3 土層之超額孔隙水壓比歷時 76
4-5-4 不同振動事件自由場與不同格子間距孔隙水壓比歷時 77
4-6 地表沉陷量比較 79
4-6-1 試驗群組一之土層地表沉陷歷時 80
4-6-2 試驗群組二之土層地表沉陷歷時 81
4-6-3超額孔隙水壓激發與消散對地表沉陷量之影響 82
4-6-4 振動後土層相對密度與體積應變量之變化 85
4-7 積層版試驗箱之側向位移歷時 87
4-8 壁體上側向總壓力歷時 87
4-8-1 試驗群組一側向總壓力與超額孔隙水壓歷時 87
4-8-2 試驗群組二側向總壓力與超額孔隙水壓歷時 90
4-8-3 群組一與群組二側向總壓力尖峰值隨深度變化 93
第五章 結論與建議 251
5-1 結論 251
5-2 建議 253
參考文獻 254
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21. 邱吉爾,「以動態離心模型試驗模擬液化地盤淺基礎建築物之受震反應」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢(2012)。
22. 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,中壢(2013)。
指導教授 黃俊鴻、李崇正 審核日期 2014-6-20
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