Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/14463
標題: 人造軟岩潛盾開挖之物理模型試驗與數值分析
Physical and numerical modeling of shield excavation in artificial soft rock
作者: 蕭伯仰
關鍵字: 人造軟岩
物理模型試驗
潛盾
數值分析
隧道
出版社: 土木工程學系
摘要: 近年來台灣西部因高度發展而漸漸需由平原區朝麓山地帶進行各項公共工程建設,此地區的地質屬於強度甚低的沈積地層。而在降低對大眾生活環境品質有所衝擊的考量下,非明挖工法如潛盾工法與推進工法實為較佳的選擇。為了因應國內未來將在廣大軟弱岩層區之開發建設,本研究擬建立能模擬軟弱岩石隧道開挖行為之物理模型試驗及數值分析模式。 本研究在物理模型試驗方面取材於新竹寶山之軟弱砂岩層,經拌和石膏與水而製作完成的試體以符合軟弱岩石單壓強度為目標,並由試驗步驟模擬現地開挖狀況,量測試驗過程中材料應力及應變的變化情形。數值模型分析方面,以有限元素法程式ABAQUS進行隧道開挖的數值分析,分別與物理模型試驗結果及現地隧道監測資料進行比較。由垂直方向、水平方向以及隧道開挖方向的等變位分佈圖與應力變化分佈圖,來瞭解岩層受到開挖擾動後應力重新分配的情形。 試驗與數值分析的結果顯示:本研究所製作之人造軟岩試體,經過物理性質與力學性質試驗,其結果與天然軟弱岩石有相似的性質與行為,此外,在潛盾開挖之物理模型試驗方面發現鋼管前方或周圍的硬化區範圍大小來自於擾動土量多寡,因此出土效率若不佳,則受擾動的土量多,硬化區範圍也大;反之,出土效率若佳,雖然受擾動的土量少,但清出的土量並不會等於開挖範圍內原有的土量,所以還是會有一定而相對較小的硬化區範圍。數值分析方面,分析結果與現地監測資料的比較顯示趨勢相當;與試驗結果的比較則趨勢不盡相同,研判是忽略了試驗過程中扭力的影響與假設土渣完全清出所導致。
URI: http://hdl.handle.net/11455/14463
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