煤灰地盤樁基礎承載行為之研究

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葉品毅(Pin-yi Yeh) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

煤灰地盤樁基礎承載行為之研究
(Axial Loading Behavior of Pile in Ash Pound)

相關論文

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摘要(中)

火力電廠發電後的產物即為煤灰，煤灰目前主要的處理方式是在海邊建造灰塘，將煤灰以水力回填的方式填海造地，回填後的煤灰地盤上可擴建發電機組、大型煤倉或風力發電機，此類大型建設多採用樁基礎，所以煤灰地盤樁基礎之承載行為則顯得重要。故本研究針對台中火力電廠之煤灰進行一系列之大地工程試驗，其中包含基本物理性質試驗與力學性質試驗，試驗結果顯示，煤灰依統一土壤分類法，底灰可分類為SW-SM，飛灰為ML，煤灰比重大約在2.29~2.37之間，煤灰在極短時間內即完成主壓密，與一般土壤差異極大，其中飛灰具有較大的壓縮性。並於台中火力電廠灰塘與林口火力電廠灰塘進行現地樁載重試驗，試樁t-z與q-z曲線結果發現，改良效果在應變軟化之土層較為明顯，而在應變硬化行為之煤灰土層改良效果不明顯。
本研究設計一套可進行單向或雙向之反覆模型樁載重試驗，其作用週數可達一萬循環以上，且其作用頻率最高可達0.1Hz，並進行雙向垂直反覆樁載重試驗，探討煤灰地盤受反覆垂直荷載後，樁頭等效勁度、樁身軸力與累積殘餘位移隨作用週數之之變化。試驗結果發現，小的反覆載重振幅"1" /"12" "P" _"u" 作用下，在高循環作用後，樁頭累積殘餘位移會逐漸穩定不再明顯增加，而反覆載重振幅在"1" /"6" "P" _"u" 與"1" /"3" "P" _"u" 時分別於500與20循環之後，有較大的累積殘餘位移。反覆加載形式會影響樁頭累積殘餘位移，先解壓再加壓之樁頭累積殘餘位移會大於先加壓再解壓。由試驗資料可得反覆等效勁度比與作用週數之關係式，利用此關係式可預測不同反覆載重振幅作用下，不同之作用週數下基樁之累積殘餘位移。殘餘樁身軸力均不會隨著反覆作用之振幅大小所影響，也不會隨著作用週數變化。樁底部之軸力則隨著作用週數增加而增加，可見作用週數之多寡為控制樁底累積殘餘軸力之主要因素，但卻不會影響樁身之累積殘餘軸力。

摘要(英)

Coal is the most common material used in thermal power plant, and coal ash is the end product after the power generation. The main treatment of coal ash is to hydraulically transport to the ash pound which was built near the power plant, then it become a newly reclaimed land. The new power generator, coal bunker, and wind turbines can be built on this newly land because these facilities always use pile as its foundations. Therefore the pile loading behavior in ash pound is very important for engineer to study. In this study, undisturbed samples and remolded samples are used to conduct a series of laboratories including physical, chemical, and mechanical tests to study the geotechnical properties of coal ash. The test results show that specific gravity of coal ash is 2.29 to 2.37, and complete the primary consolidation in very short time. The filed axial pile load test results in coal ash pound built in Taichung and Linkou thermal power plant show that the effect of improvement is more significant in strain softerning zone. This study designs a model pile test which can provide one way and two way cyclic loading which the highest frequency is up to 0.1Hz and at least 10000 cycles. By using this test equipment, this reserch study the relationship of pile head stiffness, axial load on pile, pile head displacement, and the load cycles. The test results show that the pile displacement will not increase at the small cyclic amplitude after high cycles. The loading type will effect the pile displacement. The cyclic amplitude and number of cycles will not effet resudial load along the pile, and the nuber of cycles will effect the resudial end bearing load of the pile.

關鍵字(中)

★ 煤灰地盤
★ 現地樁載重試驗
★ 模型樁載重試驗
★ 反覆樁載重試驗
★ t-z曲線
★ 樁頭累積殘餘位移
★ 樁頭等效勁度

關鍵字(英)

★ coal ash
★ pile load test
★ model pile test
★ cyclic loading test
★ t-z curve
★ pile head displacement
★ pile head stiffness

論文目次

摘要 I
ABSTRACT III
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章　緒論 1
1.1　研究動機與目的 1
1.2　研究方法與流程 2
1.3　論文架構 3
第二章　文獻回顧 6
2.1　煤灰之相關研究 6
2.1.1　煤灰之來源與處理 6
2.1.2　煤灰之基本特性 7
2.1.3　煤灰於大地工程之研究 9
2.1.4　擠壓砂樁工法 11
2.2　樁載重試驗與基樁力學機制 13
2.2.1　現地樁載重試驗 13
2.2.2　基樁之承壓機制與力學行為 14
2.2.3　基樁之拉拔機制與力學行為 15
2.2.4　荷重傳遞曲線（t-z曲線） 17
2.2.5　基樁與土壤界面摩擦行為 18
2.2.6　基樁抗壓與抗拉之差異 19
2.3　基樁反覆載重作用之力學行為 20
第三章　煤灰之大地工程性質 49
3.1　煤灰之基本物理性質 49
3.2　煤灰之力學性質 53
3.3　小結 56
第四章　煤灰地層現地樁載重試驗 83
4.1　台中火力電廠灰塘區垂直樁載重試驗 83
4.1.1　現地概況 83
4.1.2　試驗配置與步驟 84
4.1.3　試驗結果 85
4.2　林口火力電廠垂直樁載重試驗 90
4.2.1　現地概況與試驗配置 90
4.2.2　試驗結果 91
4.3　SAP2000數值模擬與現地試驗結果比較 93
4.4　小結 94
第五章　模型樁反覆載重試驗設計與規劃 143
5.1　試驗目的與規劃 143
5.2　試驗土樣基本性質與試體配置 144
5.3　試驗儀器與設備 145
5.3.1　試體製作設備 145
5.3.2　荷重施加設備 147
5.3.3　資料擷取設備 150
5.4　試驗方法與步驟 153
5.4.1　模型試體製作 153
5.4.2　模型樁載重試驗步驟 155
5.4.3　土體性質之相關試驗 157
5.4.4　量測儀器之校正 157
第六章　模型樁載重試驗結果與分析 183
6.1　模型樁極限載重試驗結果與分析 184
6.1.1　樁頭荷載-位移曲線 184
6.1.2　樁身軸力分佈 186
6.1.3　單位摩擦力隨深度變化 187
6.1.4　t-z曲線與q-z曲線 188
6.1.5　樁身與樁底承載力之比例 189
6.2　模型樁反覆載重試驗結果與分析 190
6.2.1　CL1與CU1試驗結果 190
6.2.2　CL2與CU2試驗結果 191
6.2.3　CL3與CU3試驗結果 192
6.2.4　CL4與CU4試驗結果 193
6.2.5　反覆載重試驗樁身殘餘軸力變化 194
6.3　小結 195
6.3.1　煤灰層與福隆砂層之t-z與q-z正規化與剪切勁度 195
6.3.2　極限載重試驗之觀察結果 196
6.3.3　殘餘位移廻歸公式之應用（以台中港基樁為例） 197
第七章　結論與建議 281
7.1　結論 281
7.2　建議 284
參考文獻 286

參考文獻

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指導教授

黃俊鴻(Jing-Hung Hwang)

審核日期

2016-1-28

推文