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研究生: 許哲旻
Hsu, Che-Min
論文名稱: 承受坡腳開挖之邊坡上方基礎穩定性
Stability of Footing Situated on Slope Subjected to Toe Excavation
指導教授: 黃景川
Huang, Ching-Chuan
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: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 95
中文關鍵詞: 坡腳開挖加勁邊坡鋼針模型試驗
外文關鍵詞: toe excavation, reinforced slope, model test
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  • 這幾年來台灣的邊坡被積極地開發,不論是建物或是道路…等工程,由此可知邊坡受到坡腳開挖處處可見,故應重視鄰近開挖對於建物基礎穩定性之影響,而這也在我們生活中是顯而易見的,且與我們的生活息息相關。近來利用地工合成物來達到邊坡土壤加勁成為了現今大地工程的主要趨勢,而目前土壤加勁的模型研究,主要可以分成室外大型試驗及室內模型試驗。本研究採用二向度(Two-dimensional)坡腳30°鋼針邊坡模型來探討邊坡上之基礎在受坡腳開挖之情形,並且鋼針模型試驗可降低尺寸效應及良好的平面應變行為來消除邊界的摩擦效應。
    由試驗結果可知牆與基礎之距離為影響整體基礎穩定性最主要之因素,本研究模擬三種條件:一、當破壞面未到達基礎下方時,未加勁邊坡之沉陷量雖然不明顯,但可看出基礎在加勁邊坡比未加勁邊坡有更好抗沉陷之能力,故穩定性來得較佳。二、當破壞面位於基礎正下方時,對整體基礎穩定性之影響,在加勁邊坡可以明顯看到其提升基礎穩定性相當優秀,未加勁邊坡在模擬開挖過程中,發生了大規模的崩塌行為,屬於瞬間性的破壞,這是在工程設計上最需要警惕的。三、當破壞面跨越整個基礎正下方時,即為到達基礎左側之水平背填區之狀況下,加勁邊坡在初期與未加勁邊坡都無法承受住整體邊坡的滑動,以至於基礎穩定性不佳,直至沉陷量達到一定的程度,如:本研究兩種加勁材分別在沉陷量達0.4倍及0.6倍基礎寬度才發揮抗沉陷之能力,故在這種情況下,應考慮在整個背填區域甚至到達坡腳,進行更全面的加勁作業。

    Some two-dimensional (2-D) model tests are performed to investigate the stability of a rigid footing at the crest of a slope subjected to an unloading at the toe of the slope. The effectiveness of using “reinforced earth slab” technique to reduce the settlement of footing is also investigated. The following three series of tests are performed:
    1.Unreinforced slopes subjected to loading at the crest or subjected to unloading at the slop toe. This series of tests is to explore the fundamental behavior of unreinforced slopes.
    2.Reinforced slopes subjected to slope-toe unloading at various distance to the footing. This series of tests is to investigate the failure mechanism of reinforced slopes subjected to slope toe unloading and is also to investigate the effectiveness of reinforcing technique as a function of height of excavation (or the distance between the cutting and the footing)
    3.Slope reinforced with extensible and inextensible reinforcement materials. This series of tests is to investigate the influence of reinforcement extensibility to the effectiveness of reducing footing settlement.

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 V 目錄 VI 表目錄 IX 圖目錄 X 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究內容 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 Coulomb 土壓力理論 4 2.2 Huang et al. 鋼針模型擋土牆試驗 5 2.3 Huang et al. 雙曲線模型 5 2.4 邊坡上基礎承載力理論 6 2.4.1 Meyerhof (1957)邊坡承載力 6 2.4.2 Hansen (1970)、Vesic (1973)承載力理論 6 2.4.3 Graham et al.(1988)之邊坡承載力 7 2.4.4 邊坡承載力修正建議 (Bowles,1988) 7 2.4.5 砂質邊坡之基礎穩定分析 7 第三章 實驗裝置與介紹 16 3.1 模擬開挖試驗機 16 3.1.1 基礎加載系統 16 3.1.2 牆體位移系統 17 3.2 萬能材料試驗機 17 3.3 資料量測系統 18 3.3.1 Strain gauge 18 3.3.2 資料收集器 18 3.3.3 變位計 18 3.3.4 荷重元 18 第四章 研究方法與試驗說明 32 4.1 鋼針模型設置程序 32 4.2 加勁材料與方法 33 4.2.1 加勁材料之性質與加勁方法 33 4.3 試驗步驟 34 4.3.1 試驗步驟內容 34 4.4 研究方法 35 第五章 模型試驗結果與分析 51 5.1 沉陷量之分析 51 5.1.1 牆高=300 mm情況下 51 5.1.2 牆高=360 mm情況下 51 5.1.3 牆高=440 mm情況下 52 5.2 側向壓力之結果分析 57 5.2.1 K0及Ka之分析 57 5.2.2 反算K值之分析 60 5.3 破壞面之方向整理 62 5.3.1 牆高=300 mm情況下 62 5.3.2 牆高=360 mm情況下 65 5.3.3 牆高=440 mm情況下 68 5.4 加勁力之整理與分析 71 5.4.1 牆高=300 mm情況下 71 5.4.2 牆高=360 mm情況下 71 5.4.3 牆高=440 mm情況下 71 第六章 結論與建議 81 6.1 結論 81 6.2 建議 83 參考文獻 84 附錄A 基礎荷重為26.3 kPa之影響 87 附錄B 牆高=150 mm情況下 93  

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