互层岩体隧道开挖之个别元素法分析

本研究采个别元素法为分析工具,以具键结特性之二维圆盘颗粒进行互层岩体隧道开挖分析。根据本研究建立之互层岩体单压试验模型,在层面倾角由0°变化至90°的条件下,模拟之单压强度与杨氏模数二者与层面倾角之关系,符合前人实验结果。在隧道分析部份,本文先以均质等向线弹性材料之圆形孔洞应力分析进行模式验证,结果显示解析解与数值分析之应力等高线图分布一致。互层岩体隧道分析则是在不考虑衬砌与岩栓等支撑结构的前提下,仅先针对互层倾角的变化与材料力学参数的折减,对圆形开挖断面之影响进行数值模拟与结果探讨。

岩块受震滑动之临界加速度研究

受地形影响及隧道进洞位置限制,隧道洞口常有边坡稳定的问题存在。尤其在地震力之作用下,可能因岩石边坡表面之关键岩块滑移,进而导致坡面后方大规模坡体崩坏而肇灾。如能分析该类岩块受地震作用之运动行为,将可作为判断边坡受地震作用下之稳定性分析之参考依据。根据Newmark(1965)提出的滑动块体法,其说明了影响块体滑动之重要因子为"临界加速度"。因此,在利用此法进行岩石边坡块体受到地震力影响的滑动分析时,需先针对临界加速度进行研究。然而,滑动块体法定义的临界加速度为最大静摩擦角之函数,直接应用于工程上恐有过于保守之虞。本研究旨在利用小型振动台物理模型试验进行临界加速度之量测,进而了解实际滑动面之临界加速度与理论值之差异,并提供后续研究之参考。

营运中隧道衬砌裂缝影像判释暨特征化与数字化技术

营运中隧道的维护管理与安全检测作业常需处理大量的衬砌表面影像资料。本研究研发衬砌影像裂缝自动判释技术以及裂缝空间分布特征化与数字化技术,提供衬砌表面影像判释与信息化处理的有效工具。经数个已知肇因、衬砌裂缝具不同空间分布形态的隧道案例应用结果显示,所提技术可以快速取得判释基准一致的衬砌裂缝分布展开图;而数字化参数组合有效分离不同空间分布形态的裂缝,且对于衬砌裂缝空间分布形态相同,裂缝发展程度不一的情况亦具有应用性。

台湾隧道衬砌异状类别之探讨

以台湾隧道为背景,搜集整理1990年代以来安全检测作业调查所得的异状,并纳入相关报导中早期隧道的破坏案例,继而区分不同的异状及其类别,并探讨采用砖(石)砌、混凝土与钢筋混凝土等不同的衬砌材料以及不同构筑方式之隧道所发生的异状形态。

微变监测在营运中隧道稳定评估之应用

衬砌异状肇因的分析作业为营运中隧道安全评估的基础,亦为确保隧道结构安全稳定所需维修补强的关键信息。而隧道周围的外力变化为各种影响隧道稳定的因素中至为关键的一项,且为补强设计之直接依据。本研究基于运动学观点分离隧道位移为刚体运动与变形两大分量,再探讨隧道周围不同应力变化造成的变形特性,建立衬砌变形特征曲线。继而依据隧道变形机制与衬砌变形特征曲线的关系,结合差分全球定位系统(Differential global positioning system,DGPS)与新型全测站之自动目标识别、照准及放样功能,高精度地测量隧道剖面3D绝对坐标,并透过前后测量结果求得衬砌变形曲线,比对典型衬砌变形特征曲线,从而掌握隧道周围应力变化之趋势。经案例应用结果显示,本研究所提微变监测可成功推测隧道剖面变形的机制,有助于提供量化的隧道检测数据。

活动断层错动引致土壤与结构互制灾害

由历年灾害性地震事件调查资料显示，除了地盘震动、地盘破坏等原因之外，断盘错动导致上覆土层变形，以921集集地震为例，在断层带附近，大多数结构物均遭受到严重损毁。然而少数结构物即使位于断层带，结构体本身却仅有整体位移或转动而未受损。因此断层作用时覆盖断层带上面的土层，在断层作用中所反映的行为与变形对结构物的影响，是该研究的重点。

砾石隧道潜盾开挖之颗粒力学数值模拟探讨

砾石材料组成与强度具高度异质性,受力常见分离破坏,重新堆栈后又可回复部分强度,以连体力学模式难以有效描述其行为。研究以颗粒学理论为基础发展的颗粒流数值软件PFC2D建立数值模型,透过仿真现地直剪试验结果,校正颗粒间之颗粒参数,并以颗粒参数转换试验克服尺寸效应对颗粒力学模式的影响,获得具代表性颗粒参数模拟现地开挖,探讨潜盾开挖引致砾石层之沉陷特性。研究结果显示利用颗粒力学数值模拟技术,能更有效模拟砾石层特殊地工特性的隧道行为。

三维落石模拟于明隧道载重问题之应用

台湾山区落石灾害层出不穷,每逢地震事件或台风豪雨季节常引致山区落石灾害,而落石灾害程度因量体差异而有所区别,尤以大量岩块同时运动堆积所导致山区明隧道工程破坏最为严重,诸如中横沿线大规模落石导致明隧道破坏之灾害事件。回顾当前研究,前人多以集块质量法、二维分离元素法进行落石运动轨迹之模拟,并依据能量大小决定危险等级作为落石危害区划定之依据,却往往忽略了落石群同时运动产生交互作用,甚至二维与三维堆积分布差异,造成最终落石危害范围之影响。有鉴于此,本研究主要着重于落石群堆积模拟于探讨明隧道顶部载重之影响,应用小型室内物理模型配合分离元素法之颗粒力学仿真,针对不同量体岩块条件下进行其岩坡落石群堆积之力学行为模拟。藉此将相关力学模拟方法应用于实际落石灾害区,以期成为当前明隧道载重设计、相关技术规范及后续研究之参考依据。