現在位置首頁 > 博碩士論文 > 詳目
  • 同意授權
論文中文名稱:雙圓型潛盾隧道在不同排水模式之三維分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Three-Dimensional Numerical Analysis of Double-O-Tube(DOT) Shield Tunneling Under Different Drainage Conditions [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:106
畢業學期:第二學期
出版年度:107
中文姓名:陳拓融
英文姓名:Tuo-Jung Chen
研究生學號:105428063
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2018/07/20
論文頁數:95
指導教授中文名:陳水龍
口試委員中文名:陳水龍;李勝宗;陳卓然;何政道
中文關鍵詞:雙圓型潛盾隧道地表沉陷有限元素有效應力分析不排水分析
英文關鍵詞:Double-O-Tube Shield TunnelSoil Profile DeformationFinite ElementEffective Stress AnalysisUndrained Type Analysis
論文中文摘要:雙圓型潛盾隧道(Double-O-Tube)在日本、中國等地區廣泛發展,本研究之案例「桃園機場台北三重段CA450A標」工程為台灣首次施作雙圓型潛盾隧道,具有其特殊的研究價值。本案例因其通過河川底床,施作隧道間聯絡通道不易,在綜合考量下引進雙圓型潛盾隧道之特殊斷面。
本研究使用PLAXIS 3D 2017有限元素分析軟體針對雙圓型潛盾模型進行三向度開挖簡化並進行分析,本文使用三處監測斷面進行建模,並以莫爾-庫倫、硬化土壤及硬化土壤小應變等三種土壤組合率搭配排水、不排水A、不排水B、不排水C等四種應力行為分析,研究目的為找出各種模式下的差異及相似之處,並比較其模型在何種模式下較為接近監測資料。
結果指出,在其他強度參數不變的情況下,不論使用何種排水模式,皆可以得到類似的沉陷結果;在所有模式中,不同排水行為所得到的沉陷量大小大部分有其規律;且在三種斷面進行硬化土壤模式分析後可以得到最接近現場監測的結果。
論文英文摘要:The Double-O-Tube shield tunnel (DOT) is widely developed in Japan, China and other regions. The case of this study, "Taoyuan Airport Taipei Triple Section CA450A" project is the first double-circle shield tunnel in Taiwan, with its special research value. This case is not easy to use as a communication channel between tunnels because of its river bed. It introduces a special section of double-circle shield tunnel under comprehensive consideration.
In this study, the PLAXIS 3D 2017 finite element analysis software was used to simplify and analyze the three-dimensional excavation model for the double-circle shield model. This paper uses three monitoring sections to model and uses Mohr-Coulomb, hardened soil and hardening. Three soil combination rates, such as soil small strain, are combined with drainage, undrained A, undrained B, and undrained C. The purpose of the study is to find out the differences and similarities in various modes, and compare the models. The mode is closer to the monitoring data.
The results indicate that similar subsidence results can be obtained regardless of the drainage mode when other strength parameters are unchanged; in all modes, the amount of subsidence obtained by different drainage behaviors has a regularity; The results of the closest field monitoring can be obtained after analysis of the hardened soil pattern in the three sections.
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 潛盾隧道施工地表沉陷原因 5
2.1.1施工引致地表沉陷 5
2.1.2潛盾隧道施工引致地表沉陷之評估方式 6
2.2 潛盾隧道施工常用經驗公式 6
2.3雙隧道地表沉陷量估計方法 13
2.3.1疊加法 14
2.3.2等面積法 14
2.3.3多隧道地表沉陷分析 15
2.4排水分析與不排水分析 16
2.4.1總應力及有效應力分析法 17
2.4.2相關研究結果 19
第三章 數值分析方法與參數選用 23
3.1 Plaxis 3D分析軟體簡介 23
3.2有限元素分析方法 25
3.3 PLAXIS使用之土壤材料組合率 26
3.3.1線彈性應力-應變關係 27
3.3.2莫爾庫倫模式 28
3.3.3 莫爾-庫倫模式相關參數 31
3.3.4 應變硬化土壤模式 33
3.3.5 應變硬化土壤模式相關參數 36
3.3.6硬化土壤小應變模式 38
3.4 基本假設 41
3.5 雙圓型潛盾隧道開挖分析流程 44
第四章 桃園國際機場捷運線CA450A標案例 49
4.1工程概述 49
4.1.1工程內容 52
4.1.2地層與地下水 53
4.2 潛盾隧道施工情形 56
第五章 雙圓潛盾隧道排水分析及探討 62
5.1 材料參數選用 62
5.1.1 莫爾-庫倫模式材料參數 63
5.1.2硬化土壤模式材料參數 63
5.1.3 硬化土壤小應變模式材料參數 64
5.1.4 PLAXIS使用之排水參數 64
5.1.5本研究使用之參數表 67
5.1.6各斷面模型設定參數 74
5.2排水行為與地表沉陷量關係 74
5.2.1莫爾-庫倫模式分析結果 75
5.2.2硬化土壤模式分析結果 78
5.2.3硬化土壤小應變模式分析結果 80
第六章 結論與建議 84
6.1 結論 84
6.2 建議 85
參考文獻 86
附 錄 90
論文參考文獻:[1] Amir Khademian, Hamed Abdollahipour, Raheb Bagherpour, Lohrasb Faramarzi. “Model uncertainty of various settlement estimation methods in shallow tunnels excavation; case study: Qom subway tunnel. Journal of African Earth Sciences”. Volume 134, October 2017, pp.658-664.
[2] Aswin Lim, Chang-Yu Ou. “Stress paths in deep excavations under undrained conditions and its influence on deformation analysis”. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 63, March 2017, pp.118-132.
[3] Attewell P.B., Resendis D., Romo M.P. (Eds.), Site Investigation and Surface Movements. In Tunneling Works, Soft-Ground Tunneling Failures and Displacements, Balkema, Rotterdam (1981), pp. 5-12.
[4] Minna Karstunen, Basic Concepts of Plasticity and Mohr Coulomb Model. University of Strathclyde.
[5] Clough, G.W. and Schmidt, B. (1981) Excavation and Tunneling. In: Brand, E.W. and Brenner, R.P., Eds., Soft Clay Engineering, Elsevier, New York, Chapter 8.
[6] Fan-yan Meng, Ren-peng Chen, Xin Kang. “Effects of tunneling-induced soil disturbance on the post-construction settlement in structured soft soils”. Tunnelling and Underground Space Technology Volume 80, October 2018, Pages 53–63.
[7] F. Salehnia, F. Collin, X.L. Li, A. Dizier, X. Sillen, R. Charlier. “Coupled modeling of excavation damaged zone in Boom clay: strain localization in rock and distribution of contact pressure on the gallery’s lining”. Comput. Geotech., 69 (2015), pp. 396–410.
[8] Hardin, B.O., and Black, W.L. (1969). Vibration modulus of normally consolidated clay (closure). Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division. ASCE 95:6, 1531-1537.
[9] H.G. Di, S.H. Zhou, J.H. Xiao, Q.M. Gong, Z. Luo. “Investigation of the long-term settlement of a cut-and-cover metro tunnel in a soft deposit”. Eng. Geol., 204 (2016), pp. 33–40, 2016.
[10] Hwang, R. N., and Yang, G. R. (1995). “Consolidation settlements over tunnels.” Proc. Southeast Asian Symposium on Tunnelling and Underground Space Development, 18-19 January, Bangkok, Thailand, 79-86.
[11] Ling Ma, Lieyun Ding, Hanbin Luo. “Non-linear description of ground settlement over twin tunnels in soil”. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 42, May 2014, pp.144-151.
[12] LV Hu, ZHANG Qing-he. “Ground settlement model of DOT tunnel construction. Mine Construction Technology”, Vol 27, pp.32-34, February, 2006. (In Chinese)
[13] O’Reilly MP and New BM(1982). Settlements above tunnels in the United Kingdom-their magnitude and prediction. Proc. Tunnelling ’82. IMM, London.
[14] R.B. Peck, et al. “Deep excavations and tunneling in soft ground”. Proc. 7th Int. Conf. On SMFE(1969), pp.225-290.
[15] R. P. Chen, Z. C. Li, Y. M. Chen, C.Y. Ou, Q. Hu. M.Rao. “Failure Investigation at a Collapsed Deep Excavation in Very Sensitive Organic Soft Clay”. Journal of Performance of Constructed Facilities/Volume 29 Issue 3 - June 2015.
[16] Shong-Loong Chen, Meen-Wah Gui, Mu-Chuan Yang. “Applicability of the principle of superposition in estimating ground surface settlement of twin- and quadruple-tube tunnels”. Tunnelling and Underground Space Technology, 2011.
[17] S.L. Shen, H.N. Wu, Y.J. Cui, Z.Y. Yin. “Long-term settlement behavior of metro tunnels in the soft deposit of Shanghai”. Tunnelling and Underground Space Technology, 40 (2014), pp. 309-323.
[18] WEI Xin-Jiang, HONG Jie. “The Impact of Double-O-Tube (DOT) Shield Tunnel Construction on Surrounding Environment”. 2011 IEEE, p2756-2759.
[19] Yongfu Xu, Dean Sun, Jun Sun, Deming Fu, Ping Dong. “Soil disturbance of Shanghai silty clay during EPB tunneling”. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 18, Issue 5, November 2003, Pages 537-545.
[20] ZHU Hong-gao, ZHENG Yi-feng, CHEN Hao. “Characteristic of soil surface settlement for DOT shield tunnel”. Journal of Architecture and Civil Engineering, Vol 23, pp.62-67, June, 2006. (In Chinese)
[21] 台北市政府捷運工程局(2008),「機場線雙圓潛盾隧道規畫設計」,捷運工程叢書30。
[22] 台北市政府捷運工程局(2009),「機場線雙圓潛盾機與環片製作實務」,捷運工程叢書36。
[23] 李咸亨,「台北市工程地質分區」,地工技術,第54期,pp.25-34,(1996)。
[24] 李勝宗(2004),「三孔鄰近隧道開挖互制行為探討」,國立台北科技大學碩士論文。
[25] 李勝宗(2016),「山岳隧道與雙圓型潛盾隧道三圍變形分析」,國立台北科技大學博士論文。
[26] 臺灣世曦工程顧問有限公司(2008),「台灣桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫CA450A標土建工程潛盾機設計及製作設計書」。
[27] 臺灣世曦工程顧問有限公司(2009),「臺灣桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫DA115A標-補充地質調查報告」。
[28] 歐章煜(2002),「深開挖工程¬_分析設計理論與實務」。
[29] 歐章煜(2017),「進階深開挖工程分析與設計」。
[30] 歐章煜(2018),「基礎開挖工程實務」
[31] 韓爐、李寧(2007),「隧道施工引起地層位移預測模型的對比分析」,岩石力學與工程學報,第26卷第3期2007年3月。
[32] 洪廷瑋(2010),「地中壁支撐連續壁之效能分析」,國立台北科技大學碩士論文。
[33] 柯婉伊(2011),「雙圓型潛盾隧道地表沉陷分析之探討-以機場捷運線臺北三重段」,國立台北科技大學碩士論文。
[34] 魏育暄(2013),「雙圓型潛盾地表沉陷與潛變之數值模擬分析-以機場捷運台北三重段為例」,國立台北科技大學碩士論文。
[35] 謝蕙霙(2014),「以三向度數值分析模擬地盤改良與開挖變形之關係」,國立台北科技大學碩士論文。
[36] 郭家宏(2015),「雙圓型潛盾隧道地中沉陷之三維數值模擬分析 - 以機場捷運線臺北三重段為例」,國立台北科技大學碩士論文。
[37] 朱元民(2016),「雙圓潛盾隧道因偏心與偏轉引致地表沉陷之三維分析」,國立台北科技大學碩士論文。
[38] 廖南華(2002),「土壤經驗參數於數值分析之應用」,國立成功大學碩士論文。
論文全文使用權限:同意授權於2018-08-14起公開