博碩士論文 90322033 詳細資訊




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姓名 陳安邦(An-Ben Chen)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 既存隧道襯砌彎矩受鄰近水平新挖隧道的影響
(Bending moment of lining on existing tunnel caused by new tunneling nearby)
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摘要(中) 擁擠的都市地下空間中,進行軟弱土層隧道開挖及近接隧道施工的案例日益增多。潛盾隧道施工過程中,由於地盤應力的變化,造成鄰近周邊地盤的變形,也造成既存隧道鄰近及結構物產生下陷、傾斜甚至結構體破壞。鄰近既存隧道旁挖新隧道時,可能造成營運中的既存隧道受損,因此如何對既存隧道的保護或新挖隧道的施工掘進管理成為相當重要的工作。
本研究分為二大主題:第一部份探討單隧道盾尾間隙閉合後,地盤應力釋放所造成的隧道襯砌彎矩大小;第二部分則探討新挖隧道的潛盾機掘進推力、盾尾間隙閉合及背填灌漿壓力等施工過程,對既存隧道局部襯砌彎矩變化之關係。
試驗結果顯示鄰近新挖隧道推進時的推力及背填灌漿壓力不會對既存隧道襯砌彎矩造成太大的影響;但是新挖隧道盾尾間隙閉合時,對襯砌彎矩影響甚鉅,且較大值會發生於既存隧道頂拱、仰拱及靠近新挖隧道的側壁。
摘要(英) In order to reduce the environmental impacts on traffic in crowded cities, new shield tunneling nearby an exiting tunnel is increasing recently. The change of ground stresses due to tunneling process would cause the displacement of soil around a tunnel. It is a key issue to take appropriate measures to protect an existing tunnel not to be in danger during new tunneling nearby it.
In the study, a series of three-dimensional parallel tunnel model with two different cover-to-diameter ratios (C/D = 2 and 3, d/D = 1.5) tested in an acceleration of 100 g was first used to investigate the bending moments on the tunnel lining during the tail voids closure. Secondly, the bending moment on an existing tunnel caused by the jacking force of shield machine, the tail voids closure and the pressure of back grouting due to new tunneling nearby were investigated.
The test results in this study show that the bending moments of lining on a existing tunnel caused by the jacking force and back grouting pressure resulted from new tunneling have no significant changes compared to those already developed on the existing tunnel. However, the tail voids closure resulted from new tunneling will increase a large amount of bending moment at the crown, the invert and the side wall near the new driven tunnel on the lining of existing tunnel.
關鍵字(中) ★ 潛盾隧道 關鍵字(英) ★ shield tunnel
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
照 片 目 錄 ⅩⅡ
符號說明 ⅩⅢ
第一章 緒論
1.1 引言 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究架構 3
1.4 論文內容 5
第二章 文獻回顧
2.1 隧道開挖面穩定分析 6
2.1.1 軟地通隧之臨時支撐壓力 6
2.2 隧道模型試驗 7
2.2.1 置於粘土層中的離心隧道模型試驗 7
2.2.2 砂土層中隧道開挖面穩定之離心模型試驗 8
2.3 粘土層中隧道開挖面穩定之離心模型試驗 10
2.3.1 潛盾隧道之離心模型試驗 11
2.4 潛盾隧道之開挖面穩定分析 13
2.5 隧道襯砌分析方法 14
2.5.1 彈性環模式 14
2.5.2 數值分析 14
2.5.3 現地資料分析 15
2.6 潛盾隧道襯砌設計準則 16
2.6.1 隧道襯砌設計流程 16
2.6.6 襯砌細部設計流程 17
2.6.3 作用在襯砌結構之荷載 18
2.6.4 襯砌周圍土壓力分佈 18
2.6.5 地拱效應 19
2.6.6 襯砌應力分析 19
2.6.6.1最小功法 20
2.6.6.2撓度法 22
2.6.6.3柱體相似法 23
2.7 新挖隧道對既存隧道之影響 25
第三章 試驗方法
3.1 試驗方法 59
3.2 試驗儀器及相關設備 59
3.2.1 地工離心機 59
3.2.2 模型準備箱 60
3.2.3 模型試驗箱 60
3.2.4 其他量測工具 61
3.3 試體準備與模型製作 63
3.3.1 重模試體準備 63
3.3.1.1等強度剖面試體之製作 63
3.3.1.2非等強度剖面試體之製作 64
3.3.2 模型隧道之製作 66
3.4 試驗方法與步驟 66
3.5 無圍壓縮試驗及含水量量測 68
第四章 試驗結果與討論
4.1 模型試驗及試驗類別 93
4.2 土壤強度之標定 94
4.3 單隧道盾尾間隙閉合後周圍土壓力分佈及孔隙水壓分佈 95
4.3.1 盾尾間隙閉合周圍土壓力分佈 95
4.3.2 盾尾間隙閉合導致隧道襯砌彎矩變化 96
4.3.3 盾尾間隙閉合引致地表沉陷 97
4.3.4 盾尾間隙閉合引致超額孔隙水壓變化 97
4.4 新挖隧道開挖盾尾間隙閉合背填灌漿行為對既存隧道彎矩影響之試驗 98
4.4.1 新挖隧道開挖行為對既存隧道彎矩之影響 98
4.4.2 新挖隧道開挖推進行為對既存隧道彎矩之影響 99
4.4.3 新挖隧道開挖推進行為對既存隧道周圍孔隙水壓之影響 101
4.4.4 新挖隧道土壤漏失行為對既存隧道影響之實驗 101
4.4.5 新挖隧道土壤漏失行為對既存隧道襯砌彎矩之影響 102
4.4.6 新挖隧道土壤漏失行為對既存隧道周圍孔隙水壓之影響 103
4.4.7 新挖隧道背填灌漿行為對既存隧道影響之試驗 103
4.4.8 新挖隧道背填灌漿行為對既存隧道襯砌彎矩之影響 103
4.4.9 新挖隧道填灌漿行為對既存隧道周圍孔隙水壓之影響 104
4.5 新挖隧道開挖盾尾間隙閉合背填灌漿對既存隧道襯砌之影響 105
4.5.1 新挖隧道開挖推進對既存隧道襯砌之影響 105
4.5.2 新挖隧道盾尾間隙閉合對既存隧道襯砌之影響 106
4.5.3 新挖隧道背填灌漿對既存隧道襯砌之影響 106
4.5.4 襯砌所受土壓力與襯砌彎矩關係 107
第五章 結論
5.1 結論 183
5.2 建議 185
參考文獻 186
參考文獻 Working Group No.2 International Tunnelling Association, “Guidelines for the Design of Shield Tunnel Lining ,”Tunnelling and Underground and Space Technology, Vol. 15, No. 3, pp.303-331 (2000)
Koyama, Y.,. “Present status and technology of shield tunneling method in Japan,” Tunnelling and Underground and Space Technology, Vol. 18, pp.145-159 (2003)
Mair,R.J., “Geotechnical aspects of design criteria for bored tunneling in soft ground ”Tunnel and Metropolises, negro(eds, Jr & Ferreira) , Balkema, Rotterdam,pp183~198(1998)
楊行志,「既存隧道周圍土壓力受鄰近新挖隧道的影響」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢(2002)
指導教授 李崇正(Chung-Jung Lee) 審核日期 2004-7-9
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