潛盾隧道開挖沉陷與襯砌行為之有限元素分析

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張軒誌(Hsuan-Chih Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

潛盾隧道開挖沉陷與襯砌行為之有限元素分析

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摘要(中)

潛盾工法可降低開挖對鄰近結構物及交通環境所造成之衝擊，且具有高效率與安全施工之特徵，故近年來潛盾工法廣泛被國內工程界所使用。本研究採用有限元素法，針對三維單隧道開挖問題進行分析，分析時採用ABAQUS有限元素分析程式作為數值分析工具。分析內容包括：隧道開挖所造成之地表沉陷、塑性區之分佈以及襯砌彎矩與軸力之分佈等。
本研究亦將數值分析之結果與離心模型試驗之結果相互比較，藉此驗證數值分析模型的正確性。此外，本文也針對深徑比（C/D）以及未襯砌長度與隧道直徑比（P/D）等參數之影響進行研究。

摘要(英)

Shield tunneling has been widely used on tunnel construction due to its relatively minor mimpact on surrounding environment. In this study, finite element method is applied to analyze three-dimensional tunneling problems. The analyses contain surface settlement due to tunneling, yielding regions caused by tunneling, and the distribution of moment and axial force in tunnel lining.
The numerical results from ABAQUS were compared with the experimental results from lab centrifuge model tests. This study also investigated the effect due to (C/D)ratio, and (P/D)ratio.

關鍵字(中)

★ 離心模型試驗
★ 未襯砌長度
★ 深徑比
★ 襯砌彎矩
★ 襯砌軸力

關鍵字(英)

★ (C/D)ratio
★ centrifuge model tests
★ moment of tunnel lining
★ unlined length
★ axial force of tunnel lining

論文目次

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 XI
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 3
第二章文獻回顧 5
2.1物理模型試驗 5
2.2 經驗法與現場量測 8
2.3數值分析法 9
第三章分析方法與模型模擬 13
3.1 有限元素法 13
3.2 MSC/Patran之簡介 14
3.3 ABAQUS/CAE之簡介 15
3.4單隧道之模型模擬 16
3.4.1單隧道模型試驗 16
3.4.2 單隧道之數值模擬 16
3.4.3單隧道邊界條件之模擬 17
3.4.4單隧道載重施加方式 17
3.4.5 單隧道網格之收斂研究 18
3.5 超載係數(Overload factor) 18
3.6 襯砌彎矩與軸力 21
第四章模擬結果與討論 39
4.1 數值分析驗證 39
4.2 模擬結果與討論 39
4.2.1 地表沉陷分佈型態 40
4.2.2塑性區之分佈範圍 41
4.2.3襯砌彎矩與軸力 42
4.3 參數研究 44
4.3.1深徑比之影響 45
4.3.2未襯砌長度之影響 45
第五章結論與建議 84
5.1結論 84
5.2 建議 86
第六章網格收斂補述 88
參考文獻 91

參考文獻

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【28】陳翰平，「潛盾隧道開挖沈陷之有限元素分析」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢 (2001)。
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指導教授

張瑞宏(Jui-Hung Chang)

審核日期

2003-7-3

推文