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論文中文名稱:利用反算分析邊坡土體強度與地錨受力之關係 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Relationship between Soil Strengths and Anchor Stresses in Slope Using Back 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:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:106
畢業學期:第一學期
出版年度:107
中文姓名:廖建勳
英文姓名:Chien-Hsun Liao
研究生學號:104428042
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2018/01/25
論文頁數:137
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:何政道;陳卓蘭;李勝宗
中文關鍵詞:順向坡土壤強度折減地錨邊坡三維邊坡反算分析
英文關鍵詞:Soil Strength ReductionEarth-Anchored SlopeBack Analysis3D Slope
論文中文摘要:本研究以實際案例來作為分析土體強度與地錨受力關係的研究,採用案例為發生在2010年4月25日,當時國道三號南下3.1公里處,在無風無雨氣候狀況下,發生大規模順向坡走山事件,大量土石崩落造成人員傷亡及交通阻塞,對此引發社會輿論,並使眾多工程學者探討地錨工程議題。根據前人研究以及大地工程學會災後調查結果得知,地錨疑似因地下水產生鏽蝕情形,導致地錨預力下降,因此本論文有針對地下水位做變化模擬邊坡破壞的狀況,而本案例施工期間有進行橋台預鑄場降挖工程,當時工程進行時裝設的地錨荷重計明顯有增加,也研判此邊坡在地錨完工後有遭遇工程擾動。
本研究利用PLAXIS 3D軟體進行邊坡模擬及計算分析,利用軟體內建功能之鑽孔(Borehole)功能來模擬三維邊坡土層走向變化,研究方向並主要分為兩部分,利用反算分析推判出當時邊坡破壞時的地質強度及模擬地錨預力損失導致邊坡破壞的分析。
反算分析,邊坡地錨工程完成後因橋台預鑄場降挖有設置地錨荷重計,且開挖時邊坡地錨受力一度大幅增加,利用比對PLAXIS 3D地錨受力結果及地錨荷重計資料,來推演出當時邊坡土體的強度。
地錨預力損失邊坡破壞分析,利用反算分析結果之土壤參數作為邊坡破壞前初始值並進行土體折減分析計算。將地錨效能由設計預力之100%到10%進行折減,土體強度折減範圍則依據設計強度至災後土壤試驗之數據做為輸入值。
藉由PLAXIS 3D 來操作以上兩種方向,數值分析得到了此邊坡可能有較高的地下水位線,以及由數值分析推估當時發生大規模滑動的土體殘餘強度可能約為ø=14,地錨預力可能剩62%(37.5T)。
論文英文摘要:This paper takes the actual case to analyze the relationship between soil strength and anchor stresses .It adopts the case which occurred on 2010/4/25,on the Highway 3.1km southbound. Under the condition of the weather without rain and wind, the dip slope landslide happened. A massive amount of soil and rock fell, causing casualties and traffic congestion. The incident triggered public discussion, and made many engineering scholars study the ground anchor issues. According to previous research and the survey from Taiwan Geotechnical Society, it showed that the anchors were rusted due to the groundwater, resulting in Anchor pre-stresses decreasing. Therefore, this essay uses different situations of groundwater level to simulate slope damage. during the sinking excavation of abutment pre-casting site was being carried out. The load cells of the anchors increased significantly during the excavation. By the statistics, we can obtain that the slope was disturbed after the Ground anchor completed.
This paper utilizes PLAXIS 3D to conduct slope simulation. We use the Borehole function to simulate three-dimensional slope movement. The research is divided into two parts. It uses the back analysis to investigate the geological strength when the slope was damaged and simulates the condition that the anchor pre-stress loss leads to slope damage.
For the back analysis ,the load cells of earth anchors were monitored in the excavation of abutment pre-casting site. During the excavation of abutment pre-casting site, the anchor stresses increased dramatically. We calculate the strength of slope soil by PLAXIS 3Dwith the data of load cells for earth anchors.
For the analysis on the slope failure due to loss of earth anchors’ pre-stress. we utilizes the soil parameters obtained from back analysis before the slope was damaged and then conduct the analysis for strength reduction of soil mass. The anchor pre-stress is conducted from 100% to 10%. The soil strength reduction range is based on the design strength and the soil test data.
By the research results, numerical analysis indicates that this slope may have higher groundwater level than the usual days. Also, we can obtain that the soil residual strength may be of ø=14 and the anchor average pre-stresses remaining 62% of the beginning (from 60 ton reduced to 37.5 ton) when the massive landslide happened.
論文目次:摘要 ii
ABSTRACT iv
致謝 vi
目錄 vii
表目錄 x
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 2
1.3研究方法內容 3
1.4論文架構與概述 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 從實驗看地下水對順向坡土體滑動之影響 5
2.1.1實驗方法與內容 5
2.1.2實驗結果分析 8
2.1.3土壤水分含量及坡面裂縫分布 9
2.2 地錨損失預力的其他案例 10
2.2.1 地錨預力隨時間變化 11
2.3砂岩頁岩邊坡崩塌之原因 12
2.3.1順向坡構造 12
2.3.2 頁岩順向坡的地錨破壞分析 13
2.3.3邊坡崩塌因子 13
2.3.4 坡地破壞類型 15
2.4 地錨相關介紹 16
2.4.1地錨的原理與構造 16
2.4.2地錨檢測分級 18
2.4.3 地錨揚起試驗(Lift-off Test) 18
2.4.4 地錨拉拔試驗 21
2.4.5地錨外觀防蝕改善之作法 23
2.5 剪力強度折減法(strength reduction factor,SRF) 24
2.5.1有限元强度折减法計算原理 25
第三章 研究方法 27
3.1 PLAXIS程式簡介 27
3.2PLAXIS土壤組合律 28
3.3 PLAXIS參數輸入介紹 31
3.3.1楊氏模數 31
3.3.2飽和單位重γsat與非飽和單位重γunsat 31
3.3.3柏松比ν( Poisson’s ratio) 32
3.3.4摩擦角ψ(Friction angle) 33
3.3.5凝聚力(Cohesion) 33
3.3.6界面元素強度 33
第四章 案例概述 34
4.1區域地質資料 35
4.1.1鑽探調查 35
4.2監測資料 41
4.2.1地錨荷重計 41
4.2.2水位觀測井 41
4.3地錨檢測結果 43
4.3.1 地錨拉拔試驗 43
4.3.2地錨揚起試驗 44
4.3.3地錨自由段水泥漿面調查 47
4.3.4組合抗拉試驗 47
4.3.5內視鏡檢視 48
4.3.6鋼絞線長度量測 50
4.4 地錨試驗結果統整 52
第五章 數值分析 53
5.1數值模擬之條件設定 53
5.1.1基本假設 53
5.1.2材料參數 54
5.2國道三號邊坡數值模擬分析 57
5.2.1 模型建立及施工步驟說明 57
5.2.2 橋台預鑄場降挖工程 63
5.2.3 地錨預力損失邊坡破壞分析 72
5.2.4 地下水位分析 78
第六章 結論與建議 88
6.1 結論 88
6.2 建議 89
參考文獻 90
附錄A 常時水位地錨預力損失破壞邊坡位移圖 94
附錄B 提高水位2m地錨預力損失破壞邊坡位移圖 110
附錄C 提高水位4m地錨預力損失破壞邊坡位移圖 125
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論文全文使用權限:同意授權於2021-02-16起公開