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論文中文名稱:圓形基礎開挖工程之三維有限元素分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Three Dimensional Analysis of Circularly Deep Excavation in I-lan. [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
畢業學年度:105
畢業學期:第二學期
中文姓名:邱仁佑
英文姓名:Chiou,Ren-you
研究生學號:104428029
學位類別:碩士
口試日期:2017/07/07
指導教授中文名:陳水龍
口試委員中文名:謝百鉤;陳水龍;陳卓然;李勝宗
中文關鍵詞:圓形擋土壁三維Plaxis分析地表沉陷量側向變形量
英文關鍵詞:circular diaphragm wall3D Plaxis analysisamount of subsidenceamount of lateral deformation
論文中文摘要:本研究係針對採用直徑93.5m(半徑R = 46.75m)之圓形連續壁作為擋土措施(共有60個單元,單元長約4.8~4.9m),將連續壁壁體視為封閉完整之圓形,可以有效將彎矩轉為軸壓力,對土壓、水壓等荷載產生抵抗力,故開挖時採用順打工法無須搭配H型鋼內支撐。因為無須施作內支撐與中間柱,所以在開挖作業時施工難度可大幅降低,能有效加速工程時間及減少拆除時所會造成之風險。
本研究採用PLAXIS 3D之數值模擬軟體作為有限元素(FEM)分析。首先須紀錄案例現場周邊概況、地層分布情形、各地層之工程性質、施工步驟以及監測資料,再以PLAXIS 3D模擬完整開挖過程,內容以PLAXIS 3D中不同模式(莫爾庫倫、硬化土壤、小應變土壤)來模擬案例湧水前及湧水發生後結果與現場監測數據比對,使其分析數據能符合現場監測數據,並採用回饋分析得知當時土壤變化概況,始可再進一步更深入探討砂土與黏土採用不同之組合律下結果是否會更符合現場監測數據。
論文英文摘要:This study uses circular diaphragm wall in diameter of 93.5m (R=46.75m) as retaining measures (there are 60 units, unit length is 4.8~4.9m). The diaphragm wall body is regarded as a completely closed circle, and the bending moment can be turned into axial pressure effectively to resist the loads of earth pressure and water pressure. Therefore, the bottom-up engineering is used for excavation without H-shaped steel internal bracing. As the internal bracing and medium column are not required, the difficulty in excavation is reduced greatly, the engineering is accelerated effectively and the risks resulted from demolishment can be reduced.
This study uses the numerical simulation software of PLAXIS 3D for finite element (FEM) analysis. First, the general situation around the case field, stratigraphic distribution, engineering properties of strata, construction procedure and monitoring data shall be recorded. The complete excavation process is simulated by PLAXIS 3D, different models (Mohr Coulomb,Hardening Soil, Hardening Soil with Small Strain)of PLAXIS 3D are used to simulate the conditions before and after inrush of water, and the results are compared with field monitoring data, so that the analytical data can match the field monitoring data. Through the feedback analysis to obtain the general situation of soil changes at that time, for further sand and clay using different combinations of the results will be more in line with the site monitoring data.
論文目次:摘要 i
Abstract iii
致 謝 v
目錄 vi
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研究內容與方法 1
1.3論文架構及概述 2
第二章 文獻回顧 4
2.1深開挖導致變形之因素 4
2.1.1深開挖導致擋土壁體變形 6
2.1.2深開挖導致地層沉陷之關係 10
2.2數值分析在深開挖工程之應用 15
2.3圓形連續壁特性之介紹 19
2.3.1圓形連續壁之變形行為與受力模式 20
2.3.2導致圓形連續壁之破壞行為介紹 20
第三章PLAXIS數值軟體分析及介紹 21
3.1數值軟體介紹 21
3.1.1有限元素分析方法 22
3.1.2 PLAXIS土壤之組合律簡介 24
3.2 PLAXIS土壤組合律模式介紹 24
3.2.1莫爾庫倫模式(Mohr Coulomb Model)介紹 24
3.2.2莫爾庫倫模式輸入之相關參數 27
3.2.3應變硬化土壤模式(Hardening Soil Model)介紹 30
3.2.4應變硬化土壤模式輸入之相關參數 34
3.2.5硬化土壤小應變模式(Hardening Soil Model with Small Strain) 35
3.3 Plaxis不排水分析介紹 39
3.3.1採用有效參數進行不排水分析 39
3.3.2用不排水參數進行不排水分析 41
3.4建立界面元素 42
3.5分析流程 43
第四章 案例介紹 45
4.1案例工程介紹 45
4.2土層概況介紹 46
4.3監測儀器簡介 50
4.4案例地下水位 52
4.5案例施工過程 53
第五章 數值模擬分析與監測資料驗證 71
5.1數值模擬模型與輸入參數 71
5.1.1 PLAXIS土層參數設定 75
5.1.2模擬圓形連續壁參數設置 83
5.2模擬施工步驟 84
5.2.1模擬正常開挖施工步驟(開挖區內未湧水) 86
5.2.2模擬開挖區內湧水 89
5.3模擬開挖與現場監測作比對 93
5.3.1模擬正常開挖施工步驟與現場監測作比對 93
5.3.2模擬開挖區內湧水與現場監測作比對 114
第六章 結論與建議 118
6.1結論 118
6.2建議 119
參考文獻 121
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