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系統識別號 U0026-1108201416483600
論文名稱(中文) 地下深開挖岩體在十萬年再現週期之地震歷時下安全性評估模式之研究-以台灣及金門地區為例
論文名稱(英文) A Study on Safety Assessment of Deep Underground Excavation of Rocks Subject to Seismic Loading with 100,000-year Recurrence Periods – Taiwan and Kinmen As Site Studies
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 資源工程學系
系所名稱(英) Department of Resources Engineering
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 林季平
研究生(英文) Ji-Ping Lin
學號 N46011300
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 101頁
口試委員 指導教授-王建力
口試委員-余騰鐸
口試委員-吳建宏
口試委員-施清芳
口試委員-彭文飛
中文關鍵字 地下岩體開挖  地震荷載  安全係數 
英文關鍵字 Deep underground excavation  seismic loading  factor of safety 
學科別分類
中文摘要 本研究主要針對地下深開挖岩體坑室在各種設定環境情況下,其圍岩之穩定性以及安全性進行分析與探討。本研究選擇三研究區,分別為花崗岩性層(火成岩)的金門研究區、花崗片麻岩(變質岩)的台灣東北研究區以及砂岩(沉積岩)的台灣西南研究區,進行數值模擬,並引入設計之地震數據,進行各模擬案例之動態評估。
本研究利用有限元素軟體ABAQUS 建立一個二維平面應變模型,以模擬地下深開挖坑室在不同圍岩性質、不同地下水位以及不同覆蓋深度下的安全性。其中引入雙孔設計,探討各研究區之臨界深度。本研究以Mohr-Coulomb 破壞準則所定義之安全係數評估其安全性。
本研究假設三研究區皆為均質岩石,主要以貼近現地情況之參數進行研究區設定,嘗試了解不同參數間對於圍岩之安全係數之影響。
研究結果發現:(一)地下深開挖岩體之安全係數隨覆蓋深度增加有下降的趨勢。(二)雙孔處置坑室間距變化對側壁區之安全係數變化影響大於頂拱區之安全係數變化。(三)水位與覆蓋深度比越大對頂拱區之安全係數係數變化影響大於側壁區之安全係數變化。(四)地震力對開挖岩體安全係數的影響隨覆蓋深度增加而下降。(五)地震力對頂拱區的安全係數變化大於側壁區的安全係數變化。
英文摘要 This study investigates the safety assessment of deep underground excavation of rocks subject to seismic loading with recurrence period of 100,000-year. Three study sites are chosen in this study. They are Kinmen, Taiwan Northeast, and Southeast sites. The appropriate original earthquake time histories were chosen and the design acceleration time histories which are consistent with the response spectrum of 100,000-year recurrence period of each study site were synthesized. This study finds:1. The factor of safety decreases as the overburden depth of the underground excavation increases. 2. The effect of the tunnel spacing on the tunnel sidewall is larger than that on the top arch. 3. If the ratio of water table to overburden depth increases, the failure region enlarges. 4. The influence on the factors of safety by earthquake decreases as the overburden depth increases. 5. The static factor of safety due to the gravity decreases as the overburden depth increases. Under the model proposed by this study, it is possible to establish a safe range of overburden depth for the construction of underground openings.
論文目次 摘要 I
Extended Abstract II
致謝 VIII
目錄 IX
表目錄 XII
圖目錄 XIII
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究目的和內容 2
第二章 文獻回顧 5
2-1 地下深開挖工程對圍岩穩定 5
2-2 地下開挖圍岩的破壞 7
2-3 地下深開挖岩體的穩定性分析 9
2-3-1隧道圍岩穩定分析的最小安全係數法 9
2-3-2圍岩穩定的失穩判斷依據 10
2-4 地下隧道受震之破壞型態 11
2-4-1受震損害影響因素 11
2-4-2受震破壞型態 12
2-4-3地震動在地表下的變化 14
2-5 雙孔隧道形式 17
2-6 研究區概述 18
2-6-1 研究區K區概述 18
2-6-2 研究區H區概述 30
2-6-3 研究區S區概述 39
第三章 10萬年再現週期設計地震歷時與數值模擬方法 49
3-1 設計加速度歷時 49
3-1-1K區設計加速度歷時 50
3-1-2H區設計加速度歷時 53
3-1-3S區設計加速度歷時 55
3-2 數值模擬理論 57
3-3 分析工具 60
第四章 地下坑室安全係數 61
4-1 數值模型之設定與純重力作用下之應力分布 61
4-2 臨界安全深度定義 67
4-3 由覆蓋深度引起初始應力改變對安全係數之影響 68
4-4 雙孔處置坑室間距對安全係數之影響 72
4-5 水位與覆蓋深度比對安全係數之影響 73
4-6 不同覆蓋深度所對應之地震力對安全係數之影響 83
4-7 其他分析討論 88
4-8 小結 89
4-8-1研究區K區 89
4-8-2研究區H區 90
4-8-3研究區S區 91
第五章 結論與建議 92
5-1 結論 92
5-2 建議 93
參考文獻 94
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論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2016-08-22起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2016-08-22起公開。


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