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論文中文名稱:廣義式地下掘進之推進力系分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study of Generalized Thrust System for Underground Tunneling [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:98
出版年度:99
中文姓名:林國龍
英文姓名:Gou-Lung Lin
研究生學號:97428040
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2010-07-29
論文頁數:161
指導教授中文名:陳立憲
指導教授英文名:Li-Hsien Chen
口試委員中文名:高宗正;何泰源;王泰典
中文關鍵詞:全斷面隧道開挖工法潛盾工法管推工法推進力貫切接觸域。
英文關鍵詞:Tunnel boring machineShield tunnelPipe jackingThrustIndentationcontact field.
論文中文摘要:晚近國內地下機械式掘進工程日增,如引水或山岳隧道、都會捷運、污水下水道等,在台灣山多平地少的地形特徵與複雜多變的地質狀況下施工,或多或少均遭遇到諸多掘削不力之工程困境。
為能總括評估開挖不同尺度(開挖規模)之地下掘進工程,本研究乃嘗試建立適用於不同工法(全斷面隧道開挖、潛盾、管推等工法)、工種(土壓式、泥水式、泥濃式等工法) 及地質(土、礫、岩)材料之推力設計演算,首先依正常施工掘進狀況,對整體切削機盤中各個不同之每一刀頭貫切力進行加總並詳評群刀效應及刀頭磨耗影響;以作為接觸域直線推力之合力,以進行廣義式地下掘進之推力分析模式。再以異況警戒之風險管理概念,設定正常施工推力之上、下限。並與現行既有公式進行比對。綜觀本研究額外考慮之推力影響因子:探討單一刀頭貫切力加總與群刀效應之考量;掘進縱向坡度及地下水造成浮力之影響,並以四種不同工程情況(前方阻抗受主動抑或被動側壓推擠、周側阻抗之機身或管身是否被地質包覆密貼與壓密)作為推力上、下限之評估以作為施工風險指標探討。現場驗証方面,則以桃園機場卵礫石層及砂岩之潛盾施工為例,進行直線段推力比對。
由外業調查分析發現,卵礫石層與風化砂岩總阻抗上、下限值;分別佔正常施工掘進值之(401 %, 37.8 %)與(258.2 %, 31.7 %),進行正規化後之前方阻抗值於卵礫石層與風化砂岩層則各為(13×10^-4 ~ 82×10^-4) 、(0.97 ~ 4.98),而在本研究直線推力計算之卵礫石層刀頭貫切力比率最大可佔總阻抗(F=4773kN)之28%,
說明了岩、礫之接觸場貫切力宜應加入推力計算方為合理。
論文英文摘要:In recent years, the domestic engineering is increasing on underground tunneling by mechanical cutting, for example tunnel in the mountain, rapid transit system in the city and sewer. The complex geological is usually digging difficulties in Taiwan.
The tunneling is studied for include the different dig scale. The paper is establishing different method (tunnel boring machine, shield tunnel and pipe jacking,) , type (earth pressure balance, slurry pressure balance, thick-mud) and geological (soil, gravel and rock) model to calculate thrust. The straight thrust is calculate that is blunt cutter or global Indentation to local Indentation of tunneling machine in normal work. In normal work, the upper bound and lower bound is limited for the unusual situation warned in risk management. In addition to already has the formula to compare, the study is additional assess effect factor:Single cut indent to Doubled-cutters indent, the axial gradient of tunnel, floating power and different working condition (active or passive earth pressure, machine or pipe touch tight or densification by geological gable). The field confirmation is Taoyuan international airport Shield tunnel engineering.
By field survey and analysis discovery, total thrust to upper bound and lower bound is normal thrust (401%, 37.8%) and (258.2%, 31.7%) in gravel and sandstone. Normalization value (13×10^-4 ~ 82×10^-4) and (0.97 ~ 4.98) respectively at front resistance in gravel and sandstone. The cutter’s indentation force is possible to account for total thrust (F=4773kN) 28% in the gravel. It explained that finest thrust calculate to consider indentation.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究範圍與方法 2
1.3 研究內容與架構 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 多尺度機械式掘進隧道工程簡述與比較 5
2.2 現今台灣掘進工程使用推進力系評估 9
2.3廣義式機械掘削機制 17
2.3.1 掘削機制I:單一刀頭各種不同接觸破壞力學之影響因子 20
2.3.2 掘削機制II:群刀配置之最適間距a7 26
2.3.3 掘削機制III:切削面盤整體配置因子之考量 27
2.4 廣義式貫切理論 28
第三章 廣義式掘進力理論推導 33
3.1 掘進機前方阻抗 36
3.1.1 單刀與群刀貫入地質之接觸推力 36
3.1.2 面盤貫入地質之接觸推力 38
3.2 掘進機周身阻抗 40
3.2.1 浸水重量 41
3.2.2 接觸弧長評估 42
3.3 管材周身阻抗 44
3.4 阻抗下/上限評估 46
3.5 掘進推力評估方式比較 50
第四章 案例分析 61
4.1 案例(一) 61
4.1.1掘進機面盤配置 64
4.1.2 地質參數使用 65
4.1.3 掘進阻抗評估 68
4.1.4推力探討 76
4.2 案例(二) 84
4.2.1掘進機面盤配置 84
4.2.2 地質參數使用 84
4.2.3推力阻抗評估 86
4.2.4推力探討 93
4.3 案例(三) 100
4.3.1掘進機面盤配置 101
4.3.2 地質參數使用 102
4.3.3 掘進阻抗評估 103
4.3.4推力探討 107
第五章 結論與建議 111
5.1 結論 111
5.2 建議 114
參考文獻 115
附錄A 兩物體間之動靜摩擦參考值 119
附錄B Excel之總推力計算與Mathcad之單刀貫切力計算試算表 122
附錄C 現地調查表(桃園機場) 131
附錄D 案例相關照片 136
附錄E 委員意見回覆表 143
附錄F 掘進扭力評估演算 147
符號對照表 157
關鍵詞中英文及縮寫對照表 160
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論文全文使用權限:同意授權於2015-09-03起公開