路基土壤受反覆載重作用之累積永久變形研究

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姓名

王祥銘(Shang-Ming Wang ) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程研究所

論文名稱

路基土壤受反覆載重作用之累積永久變形研究
(On the Permanent Strain of Subgrade Soil Under Repeated Loading)

相關論文

★ 電弧爐氧化碴特性及取代混凝土粗骨材之成效研究	★ 路基土壤回彈模數試驗系統量測不確定度與永久變形行為探討
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摘要(中)

本研究使用MTS動力三軸試驗系統，以半正弦波進行永久變形試驗，探討路基土壤材料在重覆載重作用之下，累積的永久變形行為；建立以不同含水量與不同應力水準的應力參數，與累積永久變形之最佳迴歸模式，以作為鋪面設計預測的參考依據。
永久變形試驗的結果顯示路基土壤材料在重覆載重作用下，累積永久變形量隨著載重次數的增加而逐漸增加。受測試體若達明顯穩定狀態，則試體受到反覆循環的軸差應力作用不會出現破壞的現象。高含水量、高應力水準下欲達試體的明顯穩定狀態，需要較多的重覆載重次數。達到明顯穩定狀態下的路基土壤受測試體，其回彈應變量與累積永久變形量，經由量化的統計迴歸方式分析後發現彼此間存在著明顯的相關性；此明顯的相關性將有助於設計研究人員以較少的施測次數（100次）試驗，來預測受測試體達明顯穩定狀態時所累積的永久變形。
此預測的模式將可大幅節省為求受測試體達明顯穩定狀態時所需的施測時間。預測的模式還可用於估計回彈模數值，以作為路基土壤鋪面厚度設計時參考之用。

摘要(英)

This study investigates behavior of cumulative permanent strain of subgrade soil under repeated loading at various stress levels.
Results of the permanent strain test shows that the accumulated permanent strain of subgrade soil under repeated loading continues to build up with increasing load repetitions. If the tested soil approaches apparent shakedown state, the tested soil does not appear failures after the deviator stress of repeated load cycles. Approaching apparent shakedown state of the tested soils under high water content and high stress level needs more repeated load repetitions. The relationship of the resilient modulus and permanent strain of tested subgrade soil, at apparent shakedown state, is established using statistic regression. The relationship helps designers in predicting accumulated permanent strain as the tested soils reach apparent shakedown state with less testing times.
This prediction model will enormously save the testing time needed as reaching the expected apparent shakedown state of tested soils. This prediction model also can evaluate the values of resilient modulus as the reference of designing the thickness of pavements of subgrade soil.

關鍵字(中)

★ 搖墜理論
★ 永久變形
★ 重覆載重

關鍵字(英)

★ apparent shakedown
★ permanent strain

論文目次

第一章緒論
1.1研究動機與目的……………………………………….…….…1
1.2研究內容……………………………………….……...….….2
1.3研究流程………………………………………………….…...2
第二章文獻回顧
2.1公路土壤受載重之應力狀況…………………………….….…4
2.1.1三軸壓縮試驗與工地現況之關係………………………..4
2.1.2現地應力狀況…………………………………….….5
2.1.3多層彈性系統………………………………………..……..6
2.1.4實驗室模擬現地應力狀況……………………….….….….8
2.2路基土壤回彈模數與永久變形……………………….…….…8
2.2.1回彈模數發展背景…………………………………..8
2.2.2重覆載重下累積永久變形…………………………….....11
2.2.3重覆載重對路基土壤之影響………………..…....…...13
2.3影響重覆載重試驗之因素……………………………..….…14
2.3.1試體性質種類………………………………….……....15
2.3.2試體製作方式………………………..………..………...15
2.3.3密度………………………………………………….15
2.3.4含水量(飽和度)………………………….………..16
2.3.5應力脈波波型…………………………………………….16
2.3.6應力脈波頻率……………………………………………...17
2.3.7反覆軸差應力…………………………………………..….17
2.3.8重覆載重次數………………………………………...…..18
2.3.9圍壓………………………………………………………...18
2.3.10破壞軸差應力…………………………………………..19
2.3.11應力水準…………………………………………..…..19
2.4搖墜理論…………………………………………………….…20
2.4.1搖墜理論發展…………………………………………...…20
2.4.2明顯穩定狀態與棘輪狀態………………………………...21
2.4.3達明顯穩定狀態下之最佳化模式………………………...22
2.5紅土之各項性質………………………………………....….24
2.5.1礦物成分………………………………………………….24
2.5.2顏色與結構……………………………………………….24
2.5.3比重……………………………………………………..….25
2.5.4夯實性與回脹性………………………………………..….25
2.5.5影響夯實紅土性質的各項因素………………………..….26
第三章實驗計劃
3.1試驗土壤…………………………………………….……43
3.2試驗儀器及設備……………………………………….…44
3.2.1 MTS材料試驗系統………………………………...….….44
3.2.2動力三軸室…………………………….………………..…46
3.2.3氣壓式圍壓系統……………………………………...……46
3.2.4量測及記錄儀器………………………………………..….47
3.3製作試體………………………………………………….…..48
3.4儀器裝設…………………………………………………….…51
3.5試驗方法與資料擷取………………………………….………52
3.5.1破壞軸差應力試驗……………………………………….53
3.5.2永久變形試驗……………………………………….53
第四章結果與討論
4.1破壞軸差應力試驗…………………………………….………64
4.2永久變形試驗…………………………………………….……66
4.3明顯穩定狀態下累積永久變形與回彈應變之最佳模式….…72
第五章結論與建議
5.1結論………………………………………………………..…102
5.2建議…………………………………………………………..103
參考文獻………………………………………………………….105

參考文獻

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指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2001-7-11

推文