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論文中文名稱:仁義潭土石壩之受震分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Seismic Analysis of Renyi-Tan Dam [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:土木工程系土木與防災碩士班(碩士在職專班)
畢業學年度:103
畢業學期:第二學期
中文姓名:林信宏
英文姓名:Shin-Hong Lin
研究生學號:102428087
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2015/07/22
指導教授中文名:陳水龍
指導教授英文名:Shong-Loong Chen
口試委員中文名:倪至寬;陳卓然;楊騰芳
口試委員英文名:Shong-Loong Chen;Shong-Loong Chen;Shong-Loong Chen
中文關鍵詞:土石壩,地震,離心機,數值分析,有效應力分析、 PLAXIS
英文關鍵詞:earth dam, earthquake, Numerical analysis, effective stress analysis, PLAXIS
論文中文摘要:本研究將利用大地工程離心機模型試驗及有限元素數值分析方法,來預測土石壩在受震時的反應及有無潰壩之可能性,首先蒐集過往“仁義潭水庫大壩離心機模型試驗耐震安全評估計畫”中,有關土石壩所作的離心機模型試驗及土壤參數試驗之結果,再利用有限元素法之有效應力分析程式PLAXIS針對相同的土石壩,建造模型來進行有限元素數值分析,最後將數值分析結果與離心機試驗結果相互比對,以了解程式對土石壩在地震時壩體動態行為的模擬能力。再輔以仁義潭的實際案例分析,更能讓PLAXIS模擬發揮功效。
有鑑於台灣於西元1999年發生集集及2000年嘉義大地震,先後對該區水庫的土石壩造成不同程度之損壞,因此,本研究將評估利用大地工程離心機模型試驗的結果與PLAXIS數值分析方法,來預測土石壩耐震安全及潰壩的可能發生機率。由SEJYT(Seismic Evalution of Jen-Yi-Tan Dam)試驗結果與PLAXIS分析結果比較,可觀察到以下結論:(1)水平加速度從壩底到壩頂有放大效應(2)超額孔隙水壓的激發程度與初始應力有關(3)阻尼常數α與β控制能量曲線的合理性(4)垂直向地震力之輸入不影響反應後的節點垂直加速度。
論文英文摘要:The study will use the geotechnical engineering centrifuge model test and finite element numerical analysis method, To predict the likelihood of response and whether the dam's embankment dams by the shock when, First collect the past, " Seismic Evalution of Jen-Yi-Tan Dam , SEJYT ", Test and test results of soil parameters related to embankment dams made of centrifuge model, Then use finite element method of effective stress analysis program PLAXIS for the same dam, Finite element model to build numerical analysis, Finally, the numerical results with the centrifuge test results to each other than the right, To understand the program of the ability to simulate the dynamic behavior of rock fill dam in an earthquake. Supplemented by analysis of actual cases of Jen-Yi-Tan Dam, but also allow PLAXIS simulation effective.
In view of 1999 Taiwan Chichi and 2000 Taiwan Chiayi earthquake occurred in AD, Has varying degrees of damage to the embankment dam reservoir area, Therefore, this study will evaluate the use of earth engineering centrifuge model test results with PLAXIS numerical analysis method, To predict embankment dam seismic safety and dam failure chances may occur. Compare the SEJYT (Seismic Evalution of Jen-Yi-Tan Dam) test results and PLAXIS results. We observed the following conclusions: (1)the horizontal acceleration from bottom to top of embankment was amplified;(2) the excess pore pressure and the initial stress gap defined was amplified; (3)Damping constant α and β control energy curve of rationality;(4) Vertical seismic force to the input node does not affect the vertical acceleration after the reaction.
論文目次:目 錄

摘 要 i
ABSTRACT ii
致 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 2
1.3 研究內容 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 前言 4
2.1.1 擬靜態分析法(Pseudo-Static Analysis Procedures) 4
2.1.2 剪力樑法 5
2.1.3 有限元素法 11
2.1.4 離心機模型試驗 12
2.2 大地工程離心機模型試驗概述 13
2.2.1 離心機的發展史 13
2.2.2 離心機模擬原理及觀念 14
2.2.3 離心機之尺度定律 15
2.2.4 離心機模型的限制 20
2.2.5 離心機的功用與應用 21
2.3速度與位移之數值積分 23
2.4基線修正 24
第三章 PLAXIS數值分析 27
3.1 PLAXIS簡介 27
3.1.1 雙曲線應力應變關係 29
3.1.2 塑性降伏函數(Plastic Yield Functions) 31
3.1.3 塑性潛勢能函數(Plastic potential functions) 33
3.1.4 帽蓋降伏面(Cap Yeild Surface) 34
3.1.5 孔隙水壓模式 37
3.2 運動方程式 37
3.3 PLAXIS模式 40
3.3.1經典模式(Classical mode) 41
3.3.2高級模式(Advanced mode) 42
3.3.3滲流模式(Flow mode) 43
3.4 動態荷重 43
3.5 邊界條件 43
3.6 有限網格之建立 45
第四章 PLAXIS與離心機試驗比較 46
4.1 各離心機土石壩模型之簡介 46
4.1.1 SEJYT模型1至模型3 48
4.1.2 土石壩模型之監測系統配置 49
4.2 土石壩之土壤參數 54
4.3 基底加速度輸入 60
4.4 PLAXIS與離心機模型之比較 63
4.4.1 加速度量測值比較 63
4.4.2孔隙水壓比較 71
4.4.3 位移量之比較 77
4.5集集大地震 83
4.6仁義潭水庫基本資料 83
4.6.1 仁義潭背景資料 83
4.6.2 仁義潭壩基土壤分佈 90
4.6.3 仁義潭動態分析 91
第五章 結論與建議 100
5.1 結論 100
5.2 建議 101
參考文獻 102

表目錄

表 2.1 離心機物理量之尺度因子 19
表4.1仁義潭土石壩離心機模型-Model 1之監測系統配置位置(原型尺寸) 51
表4.2仁義潭土石壩離心機模型-Model 2之監測系統配置位置(原型尺寸) 52
表4. 3仁義潭土石壩離心機模型-Model 3之監測系統配置位置(原型尺寸) 53
表4. 4 CL之指數性質試驗結果 55
表4. 5 ML之指數性質試驗結果 56
表4. 6 SM之指數性質試驗結果 57
表4. 7其它參數輸入值【吳俊賢,2007】 58
表4.8仁義潭離心機模型Model 1 加速度特性比較表 65
表4.9仁義潭離心機模型Model 2 加速度特性比較表 67
表4.10仁義潭離心機模型Model 3 加速度特性比較表 69
表4.11 仁義潭Model 1超額孔隙水壓特性比較表 71
表4.12 仁義潭Model 2超額孔隙水壓特性比較表 73
表4.13 仁義潭Model 3超額孔隙水壓特性比較表 75
表4.14 仁義潭Model1 位移特性表 78
表4.15 仁義潭Model 2 位移特性表 78
表4.16 仁義潭Model 3 位移特性表 79
表4.17 STA.0k+305m土壤物理性質試驗結果綜合表 87
表4.18 STA.1k+205m土壤物理性質試驗結果綜合表 88
表4.19仁義潭壩壩體填方取樣土壤分類性質表 89


圖目錄

圖2.1擬靜態分析法示意圖 (Seed, H, B,1979) 5
圖2.2剪力梁法示意圖 【Mononobe et al., 1936】 6
圖2.3一階修正型第一類貝索函數I1與一階第二類貝索函數K1 8
圖2.4零階修正型第一類貝索函數I0與零階第二類貝索函數K0 8
圖2.5一階第一類貝索函數J1與第一階二類貝索函數Y1 9
圖2.6零階第一類貝索函數J0與第零階二類貝索函數Y0 9
圖2.7 Berg and Housner之基線函數示意圖 26
圖3. 1平面應變與軸對稱示意圖【R.B.J Brinkgreve,2002】 28
圖3. 2兩種元素的選擇【R.B.J Brinkgreve,2002】 29
圖3.3雙曲線應力應變示意圖【R.B.J Brinkgreve,2002】 32
圖3.4Eoedref的定義【R.B.J Brinkgreve,2002】 32
圖3.5硬化降伏面與破壞面【R.B.J Brinkgreve,2002】 33
圖3.6帽蓋降伏面【R.B.J Brinkgreve,2002】 36
圖3.7在主應力空間下之降伏面【R.B.J Brinkgreve,2002】 36
圖3. 8阻尼比與角頻率關係圖【Robert D. Cook, 2002】 40
圖3.10 PLAXIS計算模式選擇示意圖 41
圖3. 11吸能邊界示意圖 45
圖4.1仁義潭模型1之監測儀器佈設(吳俊賢,2007) 51
圖4.2仁義潭模型2之監測儀器佈設(吳俊賢,2007) 52
圖4.3 仁義潭模型3之監測儀器佈設(吳俊賢,2007) 53
圖4.4 Model 1輸入之基底加速度、速度及位移歷時 60
圖4. 5 Model 2輸入之基底加速度、速度及位移歷時 61
圖4.6 Model 3輸入之基底加速度、速度及位移歷時 61
圖4.7 Model 1修正後之基底加速度、速度及位移歷時 62
圖4.8 Model 2修正後之基底加速度、速度及位移歷時 62
圖4.9 Model 3修正後之基底加速度、速度及位移歷時 63
圖4.10 Model1 加速度比較 66
圖4.11 Model2 加速度比較 68
圖4.12 Model3 加速度比較 70
圖4. 13 仁義潭Model 1之超額孔隙水壓力歷時曲線比較 72
圖4.14 仁義潭Model 2之超額孔隙水壓力歷時曲線比較 74
圖4.15 仁義潭Model 3之超額孔隙水壓力歷時曲線比較 76
圖4.16 Model 1之全部位移量比較圖 80
圖4.17 Model 2之全部位移量比較圖 81
圖4.18 仁義潭Model 3之全部位移量比較圖 82
圖4.19仁義潭水庫壩體土料工程性質測定鑽孔位置平面圖 85
圖4. 20仁義潭水庫壩體土料工程性質測定鑽孔位置斷面圖 86
圖4. 21仁義潭主壩斷面示意圖 89
圖4. 22仁義潭主壩填方材料分佈圖 90
圖4. 23基線修正921垂直地震檔前後的加速度、速度、位移歷時 92
圖4. 24線修正921南北向地震檔前後的加速度、速度、位移歷時 92
圖4. 25輸入未修正921水平垂直地震檔的變形網格 93
圖4. 26輸入修正921水平地震檔的變形網格 93
圖4. 27輸入修正921水平垂直地震檔的變形網格 94
圖4. 28位移ux 94
圖4. 29位移uy 95
圖4. 30總位移 95
圖4. 31速度vx 96
圖4. 32速度vy 96
圖4. 33總速度v 97
圖4. 34加速度ax 97
圖4. 35加速度ay 98
圖4. 36總加速度 98
圖4. 37穩態滲流 99
圖4. 38超額孔隙水壓 99
論文參考文獻:參考文獻

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