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論文中文名稱:雙圓潛盾隧道因偏心與偏轉引致地表沉陷之三維分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Analysis of Soil Profile Deformation Double-O-tube Shield Tunneling of Rolling and Yawing [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博士班
畢業學年度:105
畢業學期:第二學期
中文姓名:朱元民
英文姓名:Yuan-Min Chu
研究生學號:104428044
學位類別:碩士
口試日期:2017/07/07
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:陳卓然;魏敏樺;李勝宗;陳水龍
中文關鍵詞:雙圓型潛盾隧道地表沉陷偏轉有限元素偏心
英文關鍵詞:Double-O-Tube shield tunnelSoil Profile DeformationFinite elementRollingYawing
論文中文摘要:在隧道開挖過程中精準預測土體的變形是不容易的,尤其是在雙圓潛盾隧道施工。本文主要利用有限元數值模擬程式PLAXIS 3D,模擬雙圓潛盾在正常情況與偏轉情況下,產生不同的地表沉陷量。且利用模擬雙圓潛盾在不同深度下偏轉所造成的影響,及偏心與整體沉陷曲線的關係。
會造成偏轉的原因有六點:盾構兩側開挖面前土層分布不均匀、盾構兩側機體的製造誤差、運輸台車的牽引力不同(兩側重量不均)、急傾斜造成的偏心荷重、盾尾注漿的流失、繞路、轉彎時千斤頂推力不均。以上原因皆可能造成偏轉,使盾體兩邊沉陷量出現差異,造成地表沉陷曲線的偏移往偏轉側的方向沉陷量增加。
本研究利用PLAXIS 3D模擬偏轉量與偏心距的情況,發現本案例偏轉量對於沉陷曲線影響較為微小,但偏心距則會造成整個沉陷曲線有較明顯的偏移情況,由地表監測數據及數值分析驗證,可推估施工時產生的偏心距與偏轉量。
論文英文摘要:It is difficult to predict accurately the soil profile deformation while digging a tunnel, particular a double-O-tube shield tunnel. For the purpose of this study, the finite element analysis program, PLAXIS 3D, was introduced to simulate the soil profile deformation of a double-O-tube shield tunnel under normal conditions and with rolling. A double-O-tube shielding tunneling model was built to simulate the influence caused by rolling at various depths and determine the relationship between yawing and deformation curve.
6 causes lead to rolling: uneven soil distribution in front of the excavation surface on both sides of the tunneling machine, manufacturing error of body on both sides of the tunneling machine, the difference in the traction of transportation trolleys (unevenly distributed loads on both sides), yawing loading due to steep inclination, loss of grouting at the rear of tunneling machine, making a detour, and uneven push of jacks while making a turn. Any of the above can lead to yawing, causing difference in deformation on both sides of the tunneling machine, resulting in shifting of soil profile deformation curve towards the rolling side and in turn increased deformation.
PLAXIS 3D was used to simulate the rolling and yawing. It was found that the rolling had insignificant influence on deformation curve. However, the yawing caused distinct shift in the entire deformation curve as verified by the ground surface monitoring data and numeric analysis. This may be used to predict the yawing and rolling as the construction progresses.
論文目次:摘要 i
Abstract 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 1
1.2研究目的 2
1.3研究方法與流程 2
1.4論文架構 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 潛盾隧道施工引致地表沉陷之經驗評估法 5
2.2潛盾推進時地表沉陷的特點 5
2.3 單孔隧道施工引致之地表沉陷 6
2.4雙圓型潛盾隧道偏轉與發生原因 13
2.5雙圓型潛盾隧道(DOT)引致地表沉陷之計算方法 13
2.5.1隨機介質理論 14
2.6雙園潛盾偏轉引至地表沉陷之計算方法 15
第三章 數值分析方法與參數選用 21
3.1 Plaxis 3D程式簡介 21
3.2 土壤模式 23
3.2.1 莫爾-庫倫模式 24
3.2.2 硬化土壤模式 27
3.2.3 硬化土壤小應變模式 30
3.2.4 硬化土壤模式輸入參數(HS) 33
3.2.5 硬化土壤小硬變模式輸入參數(HSS) 34
3.3 基本假設 34
3.4 雙圓型潛盾隧道開挖分析流程 37
第四章 桃園國際機場捷運線CA450A標案例 41
4.1工程概述 41
4.1.1工程內容 43
4.1.2地層與地下水 45
4.2 潛盾隧道施工情形 48
第五章 雙圓潛盾隧道偏轉分析及探討 53
5.1 材料參數選用 53
5.1.1 莫爾-庫倫模式材料參數(MOHR-COULOMB) 54
5.1.2硬化土壤模式材料參數 (HARDENING SOIL) 56
5.1.3 硬化土壤小應變模式材料參數 (HARDENING SOIL WITH SMALL-STRAIN STIFFNESS) 60
5.2偏轉角度與地表沉陷量關係 63
5.2.1 彈性係數E對偏轉角度的影響 72
5.3潛盾深度對於偏轉角度之影響分析 77
5.4偏心與地表沉陷關係 86
第六章 結論與建議 91
6.1 結論 91
6.2 建議 92
參考文獻 93
附錄A. 斷面三 偏轉角度模擬成果 96
附錄B. 斷面五 偏轉角度模擬成果 99
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