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論文中文名稱:以三向度數值分析模擬地盤改良與開挖變形之關係 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:The Relationship between Ground Improvement and Wall Deformation in Deep Excavation Using 3-D Analysis [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:102
出版年度:103
中文姓名:謝蕙霙
英文姓名:Hui-Ying Hsieh
研究生學號:101428026
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2014-07-24
論文頁數:110
指導教授中文名:陳水龍
口試委員中文名:謝百鈎;何政道;魏敏樺
中文關鍵詞:摻土水泥排樁擋土壁實體樁元素深開挖數值分析複合土體
英文關鍵詞:Soil Cement Mixing WallSolid Pile ElementDeep ExcavationNumeric AnalysisComposite Soil Mass
論文中文摘要:為瞭解柱狀地盤改良對深開挖中壁體變形的影響,本研究使用三向度數值分析軟體PLAXIS 3D,分析內湖廠房深開挖之案例,分別以複合土體模式
的Model(I)及實體樁元素模擬柱狀地盤改良Model(II)。
Model(I),僅變動其不排水剪力強度或有效凝聚力及彈性模數。Model(II)僅增加考慮地盤改良之承載力,其餘不變。將黏土部分,以小應變硬化土壤模式(HSS)土壤模式分別輸入不排水(A)及(B)參數及莫爾-庫倫(MC)模式分別輸入不排水(A)及總應力不排水(C)進行模擬,組合砂土層以MC排水模式或
HSS排水模式模擬,共組成十種模擬方法。
分析結果以Model(II)模擬,傾度管變位百分比成果最接近者,為黏土以
有效應力的HSS(A)或總應力的MC(C),位移百分比為110%內,若黏土採HSS(A)模式無論是壁體變位的分析結果或沉陷趨勢皆與監測值接近。
論文英文摘要:PLAXIS 3D, a 3-dimensional numeric analysis program, was used to investigate the influence of piled ground improvement on the retaining structure deformation during deep excavation. The deep excavation of a factory at Neihu, Taipei City was selected as the study subject. The simulation was carried out using Model (I), which was a composite soil mass model, and Model (II), which was a simulation of piled ground improvement using solid pile elements.
For Model (I), only the undrained shear strength or effective cohesion and modulus of elasticity were changed, whereas only the increase of bearing capacity from ground improvement was considered for Model (II), and the rest remained the same. For clay, undrained parameters (A) and (B) were substituted to the hardening soil with small-strain model (HSS) and undrained (A) and undrained total stress (C) to the Mohr-Coulomb model (MC) for simulation. Sand layers were combined with drained MC model or drained HSS model to develop 10 different combinations for simulation.
The analysis was conducted with Model (II). The percentage of inclinometer displacement closet to the monitoring results was the HSS (A) of effective stress or MC (C) of total stress based on clay with a displacement percentage within 110%. If HSS (A) model was used for clay, the analysis result of retaining structure deformation or settlement trends were both close to the monitoring data.
論文目次:目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
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 1
1.3研究內容及分析流程 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 摻土水泥排樁擋土壁分析及案例回顧 3
2.2 摻土水泥排樁工法介紹 4
2.2.1 歷史演進 4
2.2.2 施工原理 4
2.2.3 SMW工法的主要特點 8
2.4 地盤改良設計 10
2.5 樁設計原則 11
2.5.1 群樁效應下承載力 11
第三章 PLAXIS 3D數值分析與模擬 13
3.1 前言 13
3.2 土壤模式 14
3.2.1 莫爾-庫倫模式 14
3.2.1.1 MC模式輸入參數 17
3.2.2 硬化土壤模式 19
3.2.2.1 HS模式輸入參數 22
3.2.3 硬化土壤小應變土壤模式 23
3.3 不排水參數 28
第四章 案例介紹 30
4.1 工程概況 30
4.2 土層概況 33
4.3 監測儀器 36
4.4 模擬所需參數輸入 37
4.4.1 土壤初始應力 37
4.4.2 土壤參數之決定 38
4.4.3 改良土壤設計考量 44
4.4.4 結構參數之決定 47
4.5 PLAXIS分析流程 51
第五章 結果與討論 53
5.1分析結果與監測之比較 53
5.1.1 不同方法下開挖各階段位移與監測值比較 53
5.1.2 以不同模式模擬開挖各階段沉陷與監測值比較 62
5.2 結果討論 64
5.2.1 各方法之位移百分比及沉陷趨勢比較 64
5.2.2 綜合壁體位移及監測值皆較接近的方法順序排列 66
第六章 結論與建議 83
6.1 結論 83
6.2 建議 84
參考文獻 86
附錄 90


表目錄

表2. 1 鑽桿的速度控制表 9
表4. 1 各階段開挖SMPW之監測變形量 33
表4. 2 不排水層使用HSS輸入的不排水(A)參數 40
表4. 3 不排水層使用HSS輸入的不排水(B)參數 41
表4. 4 使用MC模式輸入的不排水(A)參數 42
表4. 5 使用MC模式輸入的不排水(C) 43
表4. 6 砂土層使用HSS模式輸入的排水參數 43
表4. 7 砂土層使用MC模式輸入的排水參數 44
表4. 8 複合土體輸入參數(土壤模式為HSS(A)時) 47
表4. 9 複合土體輸入參數(土壤模式為HSS(B)時) 47
表4. 10 SMPW輸入值 48
表4. 11 橫向支撐輸入參數 50
表4. 12 柱狀地盤改良輸入參數 51
表4. 13 簡化地層工程參數建議表 91
表4. 14 改良土"與qu之比值" 92
表5. 1 模型方法 61
表5. 2 壁體變位與傾度管監測值比較 62
表5. 3 地表沉陷分析值 63
表5. 4 最大壁體位移與監測值比較與判別 82




圖目錄

圖1. 1 研究分析流程圖 2
圖2. 1 SMW施工 6
圖2. 2 SMW工法不同加勁材 7
圖2. 3 連續方式(I) 7
圖2. 4 連續方式(Ⅱ) 7
圖2. 5 預鑽方式 8
圖2. 6 典型的開挖之地盤改良方法 11
圖2. 7 群樁示意圖 12
圖2. 8 鑽掘機具各構件名稱 90
圖2. 9 鑽孔機具型式 90
圖2. 10 攪拌機具 90
圖3. 1 莫爾-庫倫模式模擬真實土壤行為示意圖 16
圖3. 2 莫爾-庫倫模式與真實土壤之解壓行為 16
圖3. 3 土體達到降伏之應力狀態示意圖 16
圖3. 4 Mohr-Coulomb降伏面(c=0)在三維主應力空間 17
圖3. 5 使用HS模式較能貼近真實土壤行為 21
圖3. 6 硬化土壤模式中應力-應變關係 21
圖3. 7 單向度壓密之應力應變曲線 22
圖3. 8 與壓密相關的降伏面 22
圖3. 9 HSS在三軸試驗下之"E50、Eur、E0=2G0(1+?ur)" 之參數示意圖 25
圖3. 10 土壤勁度與應變行為在傳統實驗室下可量測的應變範圍 25
圖3. 11 Hardin-Drnevich關係由實驗數據求得 25
圖3. 12 剪應變與塑性指數之關係 26
圖3. 13 HSS模式下小應變衰減曲線 26
圖3. 14 案例比較HSS與HS模式 26
圖4. 1 安全措施平面圖 31
圖4. 2 施工照片 31
圖4. 3 施工示意圖 32
圖4. 4 監測儀器配置圖 37
圖4. 5 改良率計算配置示意圖 46
圖4. 6 地質改良引致連續壁外擠及地表隆起示意圖 47
圖4. 7 SMPW擋土壁結構尺寸換算示意圖 48
圖4. 8 支撐參數座標軸方向 49
圖4. 9 樁身摩擦力(左)及樁底承載力(右)示意圖 50
圖5. 1 左為Model(I) 右為Model(II) 55
圖5. 2 方法1,【CL-MC-Undrained(A),SM-HSS-Drained】 55
圖5. 3 方法2,【CL-MC-Undrained(C),SM- HSS-Drained】 56
圖5. 4 方法3,【CL-MC-Undrained(A),SM- MC-Drained】 56
圖5. 5 方法4,【CL-MC-Undrained(C),SM- MC-Drained】 57
圖5. 6 方法5,【CL-HSS-Undrained(A),SM-MC-Drained】 57
圖5. 7 方法6,【CL-HSS-Undrained(B),SM- HSS-Drained】 58
圖5. 8 方法7,【CL-HSS-Undrained(A),SM- HSS-Drained】 58
圖5. 9 方法8,【CL-HSS-Undrained(A),SM- HSS-Drained】 59
圖5. 10方法9,【CL-HSS-Undrained(B),SM- HSS-Drained】 59
圖5. 11方法10,【CL-HSS-Undrained(B),SM- MC-Drained】 60
圖5. 12方法1,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 67
圖5. 13方法1,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 67
圖5. 14方法2,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 68
圖5. 15方法2,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 68
圖5. 16方法3,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 69
圖5. 17方法3,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 69
圖5. 18方法4,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 70
圖5. 19方法4,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 70
圖5. 20方法5,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 71
圖5. 21方法5,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 71
圖5. 22方法6,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 72
圖5. 23方法6,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 72
圖5. 24方法7,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 73
圖5. 25方法7,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 73
圖5. 26方法8,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 74
圖5. 27方法8,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 74
圖5. 28方法9,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 75
圖5. 29方法9,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 75
圖5. 30方法10,各開挖階段監測(SI-1)與分析之結果比較 76
圖5. 31方法10,各開挖階段監測(SI-4)與分析之結果比較 76
圖5. 32 各方法於第六次開挖階段之壁體位移比較圖 SI-1 77
圖5. 33 各方法於第六次開挖階段之壁體位移比較圖 SI-2 78
圖5. 34 各方法於第六次開挖階段之壁體位移比較圖 SI-3 79
圖5. 35 各方法於第六次開挖階段之壁體位移比較圖 SI-4 80
圖5. 36 各方法地表沉陷比較圖 SI-3後 81
圖5. 37 各方法地表沉陷比較圖 SI-4後 81
圖5. 38 方法1(左)及方法2(右)SI-1 92
圖5. 39 方法3(左)及方法4(右)SI-1 93
圖5. 40 方法5(左)及方法6(右)SI-1 93
圖5. 41 方法7(左)及方法8(右)SI-1 93
圖5. 42 方法9(左)及方法10(右)SI-1 94
圖5. 43 方法1 左)及方法2 (右)SI-2 94
圖5. 44 方法3 (左)及方法4(右)SI-2 94
圖5. 45 方法5左)及方法6(右) SI-2 95
圖5. 46方法7(左)及方法8(右)SI-2 95
圖5. 47方法9(左)及方法10(右)SI-2 95
圖5. 48方法1(左)及方法2(右)SI-3 96
圖5. 49方法3(左)及方法4(右)SI-3 96
圖5. 50方法5(左)及方法6(右)SI-3 96
圖5. 51 方法7(左)及方法8(右)SI-3 97
圖5. 52 方法9(左)及方法10(右)SI-3 97
圖5. 53 方法1各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 97
圖5. 54 方法2各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 98
圖5. 55 方法3各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 98
圖5. 56方法4各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 99
圖5. 57 方法5各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 99
圖5. 58方法6 各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 100
圖5. 59方法7 各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 100
圖5. 60方法8 各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 101
圖5. 61 方法9各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 101
圖5. 62方法10各開挖階段分析與監測的沉陷值比較 102
圖5. 63方法1(左)及方法2(右)位移及沉陷量比較SI-2 102
圖5. 64方法3(左)及方法4(右)位移及沉陷量比較SI-2 103
圖5. 65方法5(左)及方法6(右)位移及沉陷量比較SI-2 103
圖5. 66方法7(左)及方法8(右)位移及沉陷量比較SI-2 103
圖5. 67方法9(左)及方法10(右)位移及沉陷量比較SI-2 104
圖5. 68方法1(左)及方法2(右)位移及沉陷量比較SI-3 104
圖5. 69方法3(左)及方法4(右)位移及沉陷量比較SI-3 104
圖5. 70方法5(左)及方法6(右)位移及沉陷量比較SI-3 105
圖5. 71方法7(左)及方法8(右)位移及沉陷量比較SI-3 105
圖5. 72方法9(左)及方法10(右)位移及沉陷量比較SI-3 105
圖5. 73 方法7與方法5 綜合比較其位移及沉陷 106
圖5. 74 整體網格 106
圖5. 75方法5,總位移uy色階圖 106
圖5. 76方法5,總位移長向剖面uy色階圖 107
圖5. 77方法5,總位移uz色階圖 107
圖5. 78方法5,總位移長向剖面uz色階圖 107
圖5. 79方法5,不排水有效應力分析分佈 108
圖5. 80方法5,塑性點 108
論文參考文獻:參考文獻

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論文全文使用權限:同意授權於2017-08-28起公開