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研究生: 謝佳憲
Shie, Jia-Shian
論文名稱: 地工格網拉出速率對加勁土壤工程性質之影響
指導教授: 陳景文
Chen, Jing-Wen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 141
中文關鍵詞: 加勁土壤地工格網
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  • 加勁土壤由於施工快速、造價低廉及吸能耐震等優點,目前已廣泛應用於大地工程中。而本研究擬針對加勁土壤結構力學機制作更進一步之探討,以不同速率與不同圍壓在拉出試驗中,探討地工格網與土壤的互制作用。本研究目的在於希望經由力學探討與分析,討論現行設計方法合理性,並期能減少工程界對此一工法疑慮,達到推廣此工法之應用。
    本研究擬使用大型拉出試驗儀,依據ASTM D6706之試驗步驟分別以三種不同拉出速率、圍壓進行試驗,比較軟式與硬式地工格網受覆土載重作用下拉出之力學行為與應變發展趨勢。其中,分別量測格網上三個不同點位之位移,以了解格網內部變形行為,並藉由地工格網之極限抗拉強度、材料模數及拉出過程中土壓力變化,觀測並分析試驗結果以了解其作用機制。
    由本研究結果顯示,不論軟式或硬式地工格網之應變皆隨著土壤圍壓增加而增大,其抗拉強度亦有相同之趨勢。地工格網受拉過程中,變形與張力幾乎集中於前端。

    none

    目錄 摘要 III 誌謝 IV 目錄 V 表目錄 IX 圖目錄 XI 照片目錄 XVIII 符號說明 XIX 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 2 1.4 論文內容 3 第二章 相關研究與文獻 4 2.1 加勁土壤結構簡介 4 2.1.1 加勁土壤結構原理 4 2.1.2 土壤側向複合材料模數之數值模式 7 2.1.3加勁土壤結構破壞機制 9 2.1.4 加勁土壤結構之優缺點 12 2.2 地工格網之分類 14 2.3 土壤/地工格網之互制行為 15 2.3.1 土壤/地工格網之互制能力評估 15 2.3.2土壤/地工格網之互制能力評估 21 2.4拉出試驗之影響因素 26 2.4.1儀器對拉出試驗之影響 28 2.4.2土壤試體對拉出試驗之影響 35 2.4.3地工格網試體對拉出試驗之影響 37 第三章 研究背景與試驗計劃 42 3.1 研究背景 42 3.2 試驗規劃 42 3.2.1 砂土基本物理性質試驗 44 3.2.2 地工格網拉出試驗 44 3.2.3 試驗前試體準備 45 3.3 拉出試驗儀簡介 47 3.4 拉出試驗相關量測儀器 49 3.5 拉出試驗步驟 52 第四章 試驗結果與分析 55 4.1 試驗用砂土基本性質試驗結果 55 4.2 試驗用地工格網基本性質與力學行為 56 4.3 拉出試驗結果計算方法 59 4.4 拉出試驗結果分析 60 4.4.1 拉出速率與圍壓作用之探討 61 4.4.2拉出速率與圍壓對格網應變之探討 70 4.4.3 拉出速率與材料模數之探討 76 第五章 結論與建議 87 參考文獻 91 附錄A工地乾密度及相對夯實度試驗結果 96 附錄B不同圍壓下各拉出速率之抗拉強度-位移關係圖 115 附錄C不同圍壓下各拉出速率之抗拉強度-應變關係圖 125 附錄D相同拉出速率下不同圍壓之抗拉強度-應變關係圖 129 附錄E不同圍壓下各應變對應之切線模數-拉出速率關係圖 133 附錄F拉出試驗相關照片 137 作者簡歷 141 表目錄 表2-1 傳統式RC擋土牆與加勁式擋土牆之比較(周南山, 1993) 13 表2-2 不同套筒長度拉出試驗之極限拉出力與前端位移量 31 表2-3 不同材料表面與砂土間直接剪力試驗結果 32 表2-4 不同拉出速率試驗之極限拉出力與前端位移量 34 表2-5 不同寬度格網拉出試驗之極限拉出力與前端位移量 40 表3-1 拉出試驗規劃表 44 表4-1 試驗砂土之基本性質 56 表4-2 地工格網之基本性質 58 表4-3 不同圍壓、拉出速率條件下之軟式格網極限抗拉強度折減表 63 表4-4 不同圍壓、拉出速率條件下之硬式格網極限抗拉強度折減表 65 表4-5 不同格網、應變率條件下之硬式格網極限抗拉強度表(林上源1991)68 表4-6 不同圍壓、拉出速率條件下之軟式格網極限應變折減表 72 表4-7 不同圍壓、拉出速率條件下之硬式格網極限應變折減表 74 表4-8 不同圍壓、拉出速率條件下之軟式格網切線模數折減表 78 表4-9不同拉出速率下之軟式格網切線模數折減表(圍壓10 kPa) 79 表4-10不同拉出速率下之軟式格網切線模數折減表(圍壓20 kPa) 80 表4-11不同拉出速率下之軟式格網切線模數折減表(圍壓40 kPa) 81 表4-12 不同圍壓、拉出速率條件下之軟式格網切線模數折減表 82 表4-13不同拉出速率下之硬式格網切線模數折減表(圍壓10 kPa) 83 表4-14不同拉出速率下之硬式格網切線模數折減表(圍壓20 kPa) 84 表4-15不同拉出速率下之硬式格網切線模數折減表(圍壓40 kPa) 85 圖目錄 圖2-1 加勁材提供圍壓之原理 5 圖2-2 加勁材在土體中所造成之視凝聚力效應 6 圖2-3 加勁材對土體可能破壞面之影響 6 圖2-4 加勁擋土牆內部元素構造圖 7 圖2-5 加勁結構內部側向土壓及加勁材拉力分佈圖(Lee, 2000) 8 圖2-6 加勁結構複合材料側向土壓力分佈圖(Lee, 2000) 9 圖2-7 加勁擋土牆內部破壞示意圖 10 圖2-8 直接剪力破壞示意圖(李怡先, 1998) 11 圖2-9 加勁擋土牆外部破壞示意圖 12 圖2-10 土壤與地工格網間之互鎖作用(張芳清, 1997) 15 圖2-13 地工格網各部位拉出阻抗示意圖 (Koerner,1990) 20 圖2-14 Ochiai拉出阻抗評估方法示意圖(Ochiai, 1992) 26 圖2-15 極限拉出力與套筒長度關係曲線圖(張芳清, 1997) 31 圖2-17 不同格網寬度之拉出試驗結果比較(傅業誠,1996) 38 圖2-18 不同寬度的格網試體拉力-前端位移曲線比較圖 39 圖2-19 拉出阻抗與格網孔徑比關係圖 41 圖3-1 拉出試驗規劃流程圖 43 圖3-2 試驗砂土之夯實試驗結果 47 圖3-3 拉出試驗儀側視圖 51 圖3-4 拉出試驗儀俯視圖 52 圖3-5 各量測結點位置圖 54 圖3-6 夯實順序示意圖 54 圖4-1 試驗砂土之粒徑分佈曲線圖 55 圖4-2 聚酯地工格網抗張強度試驗結果 58 圖4-3 不同拉出速率下之抗拉強度-應變關係圖(圍壓40kpa) 62 圖4-4不同圍壓下之極限抗拉強度-拉出速率關係圖 63 圖4-5 不同拉出速率下之抗拉強度-應變關係圖(圍壓40kpa) 64 圖4-6不同圍壓下之極限抗拉強度-拉出速率關係圖 64 圖4-7 不同圍壓作用下之抗拉強度-應變關係圖(10 mm/min) 65 圖4-8 不同圍壓作用下之抗拉強度-應變關係圖(10 mm/min) 66 圖4-9抗拉強度-應變關係圖(1 mm/min) (林上源,1991) 67 圖4-10不同格網抗拉強度-應變率關係圖 (林上源,1991) 67 圖4-11 軟式格網正向土壓力-應變關係圖(圍壓 20kPa, 1 mm/min) 69 圖4-12 硬式格網正向土壓力-應變關係圖(圍壓 40kPa, 10 mm/min) 70 圖4-13 不同圍壓作用下之軟式格網總應變-拉出速率關係圖 71 圖4-14 不同圍壓作用下之軟式格網極限應變-拉出速率關係圖 71 圖4-15 不同圍壓作用下之硬式格網總應變-拉出速率關係圖 73 圖4-16 不同圍壓作用下之硬式格網極限應變-拉出速率關係圖 73 圖4-17格網極限應變-應變率 (林上源,1991) 75 圖4-18之軟式格網抗拉強度-節點位移關係圖(1 mm/min, 20 kPa) 76 圖4-19之硬式格網抗拉強度-節點位移關係圖(5 mm/min, 10 kPa) 76 圖4-20 不同圍壓作用下之軟式格網切線模數-拉出速率關係圖 78 圖4-21正割抗拉模數-拉出速率關係圖(圍壓10kpa) 79 圖4-22正割抗拉模數-拉出速率關係圖(圍壓20kpa) 80 圖4-23正割抗拉模數-拉出速率關係圖(圍壓40kpa) 81 圖4-24 不同圍壓作用下之硬式格網切線模數-拉出速率關係圖 82 圖4-25正割抗拉模數-拉出速率關係圖(圍壓10kpa) 84 圖4-26正割抗拉模數-拉出速率關係圖(圍壓20kpa) 85 圖4-27正割抗拉模數-拉出速率關係圖(圍壓40kpa) 86 圖4-28正割抗拉模數-拉出速率關係圖(林上源,1991) 86 圖B-1 軟式格網拉出速率1mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓10 kpa) 116 圖B-2 硬式格網拉出速率1mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓10 kPa) 116 圖B-3 軟式格網拉出速率1mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓20 kPa) 117 圖B-4 硬式格網拉出速率1mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓20 kPa) 117 圖B-5 軟式格網拉出速率1mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓40 kPa) 118 圖B-6 硬式格網拉出速率1mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓40 kPa) 118 圖B-7 軟式格網拉出速率5mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓10 kPa) 119 圖B-8 硬式格網拉出速率5mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓10 kPa) 119 圖B-9軟式格網拉出速率5mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓20 kPa) 120 圖B-10硬式格網拉出速率5mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓20 kPa) 120 圖B-11軟式格網拉出速率5mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓40 kPa) 121 圖B-12硬式格網拉出速率5mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓40 kPa) 121 圖B-13軟式格網拉出速率10mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓10 kPa) 122 圖B-14硬式格網拉出速率10mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓10 kPa) 122 圖B-15軟式格網拉出速率10mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓20 kPa) 123 圖B-16硬式格網拉出速率10mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓20 kPa) 123 圖B-17軟式格網拉出速率10mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓40 kPa) 124 圖B-18硬式格網拉出速率10mm/min之抗拉強度-位移關係圖(圍壓40 kPa) 124 圖C-1 不同拉出速率下之抗拉強度-應變關係圖(軟式格網 圍壓10 kPa) 126 圖C-2 不同拉出速率下之抗拉強度-應變關係圖(硬式格網 圍壓10 kPa) 126 圖C-3 不同拉出速率下之抗拉強度-應變關係圖(軟式格網 圍壓20 kPa) 127 圖C-4 不同拉出速率下之抗拉強度-應變關係圖(硬式格網 圍壓20 kPa) 127 圖C-5 不同拉出速率下之抗拉強度-應變關係圖(軟式格網 圍壓40 kPa) 128 圖C-6 不同拉出速率下之抗拉強度-應變關係圖(硬式格網 圍壓40 kPa) 128 圖D-1 不同圍壓下之抗拉強度-應變關係圖(軟式格網1mm/min) 130 圖D-2 不同圍壓下之抗拉強度-應變關係圖(硬式格網1mm/min) 130 圖D-3 不同圍壓下之抗拉強度-應變關係圖(軟式格網5mm/min) 131 圖D-4 不同圍壓下之抗拉強度-應變關係圖(硬式格網5mm/min) 131 圖D-5 不同圍壓下之抗拉強度-應變關係圖(軟式格網10mm/min)132 圖D-6 不同圍壓下之抗拉強度-應變關係圖(硬式格網10mm/min)132 圖E-1 軟式格網各應變對應之抗拉強度-拉出速率關係圖(圍壓10 kPa) 134 圖E-2 硬式格網各應變對應之抗拉強度-拉出速率關係圖(圍壓10 kPa) 134 圖E-3 軟式格網各應變對應之抗拉強度-拉出速率關係圖(圍壓20 kPa) 135 圖E-4 硬式格網各應變對應之抗拉強度-拉出速率關係圖(圍壓20 kPa) 135 圖E-5 軟式格網各應變對應之抗拉強度-拉出速率關係圖(圍壓40 kPa) 136 圖E-6 硬式格網各應變對應之抗拉強度-拉出速率關係圖(圍壓40 kPa) 136 照片目錄 照片F-1 拉出試驗盒 138 照片F-2 Data Logger 138 照片F-3 調壓閥與壓力錶 138 照片F-4 油壓拉出機組 138 照片F-5 空氣壓縮機 138 照片F-6 紙袋加壓與反力橫桿 138 照片F-7 正向土壓力之量測 139 照片F-8 荷重計 139 照片F-9 格網各結點綁設位置 139 照片F-10 側向土壓力之量測 139 照片F-11 格網各結點位移量測 139 照片F-13 訊號放大器 140 照片F-14 夯實後到達預定高度之警示線 140 照片F-15硬式格網受應力集中之破壞情形 140 照片F-16 每層土壤重量之控制 140 照片F-17 夯實用之混凝土塊 140 照片F-18 軟式格網受應力集中之破壞情形 140

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    下載圖示 校內:2006-08-04公開
    校外:2006-08-04公開
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