深開挖穩定分析及土壤参数应用ppt

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1、深開挖穩定分析及土壤參數應用歐章煜國立台灣科技大學營建系教授一、土壤力學分析的原理土壤的總應力、有效應力與孔隙水壓力間的關係可用下式表示之:Coulomb建議土壤的剪力強度可以下式表示：(2.17)為土壤的剪力強度，為破壞面上之正向應力，為凝聚力，為內摩擦角(2.18)=有效凝聚力及有效內摩擦角，=作用於破壞面上之正向有效應力（1）排水行為（2）排水分析（3）土壤強度參數則應採用有效凝聚力()及有效摩擦角()二、非凝聚性土壤之排水強度及參數圖2.9利用Mohr圓決定破壞角(a)破壞Mohr圓及包絡線(b)破壞面上之應力不排水剪力強度的定義：三、飽和粘性土壤之不

2、排水強度及參數3.1不排水剪力強度理論圖2.20不排水剪力強度的基本原理（1）不排水剪力強度與深度的關係3.2不排水剪力強度的特性圖2.21不排水剪力強度之剖面圖及基礎之承載力正常壓密黏土具有正規化行為=常數（1）三軸UU試驗取樣前後，作用於土體之有效應力不變3.3求取不排水剪力強度的方法現場十字片剪力試驗圖2.29十字片剪力試驗(a)十字片剪力試驗儀(b)鑽孔內之十字片剪力試驗儀Su=土壤的不排水剪力強度D=葉片直徑H=葉片高度因此則｛圓錐貫入試驗uuqt圖2.31CPTU之錐頭構造台北國家企業中心基地土壤性質土壤破壞面上的強度則可採用式(2)計算之，雖然式

3、(2)為總應力的表示方式四、不飽和粘土之強度及參數五、排水分析及不排水分析●研判土壤為排水材料或不排水材料●排水材料的參數為、，進行排水分析；土、水分開算●不排水材料的參數為、，進行不排水分析；土、水合併計算Rankine?Coulomb?Others(Caquot-Kerisel)?六、側向土壓力6.1非凝聚性土壤非凝聚性土壤土壓力可用下式表示之：(6)(7)(8)(9)上式中及分別為主動及被動土壓力係數，可根據及的數值，可分別查專書中的圖4.9及4.10或DM7.2z排水分析+=0Rankine、Coulomb及Caquot-Kerisel之相同時，Ran

4、kine之最大，Coulomb之接近於Caquot-Kerisel之=0，Rankine、Coulomb及Caquot-Kerisel之均相同，Rankine之最小，Coulomb之最大；當大，Coulomb之呈現不合理的「大」，Coulomb與Caquot-Kerisel之差異相當小，Coulomb之明顯的大於Caquot-Kerisel之內擠破壞（pushin）底面隆起破壞（basalheave）極限破壞的種類：圖5.1極限破壞模式(a)內擠破壞破壞面(a){支撐擋土壁地面下陷擋土壁底端踢出(b)支撐地面下陷破壞面開挖底面隆起圖5.1極限破壞模式(b)底面

5、隆起破壞支撐式擋土壁之極限破壞內擠破壞抗內擠破壞之安全性係數如下：(5.5)(a)(b)ppaLpLsMpP支撐底撐apaP圖5.4內擠破壞全土壓力分析法(a)全土壓力分佈(b)擋土壁自由體之力平衡安全係數的規定：日本建築學會：日本建築學會建議我國的建築技術則基礎構造設計規範規定：時，然而當假設國家企業中心基地之主要地質為正常壓密黏土，其開挖深度為19.7公尺，採用深35公尺之連續壁作為擋土壁，最下層支撐距開挖面3.2公尺。表1假設案例之連續壁深度(或貫入深度)與關係()內數字表示貫入深度（連續壁）（鋼版樁）=1.2~1.3安全係數非粘性土壤（砂質、卵礫石）水

6、壓力分佈：全水壓力分佈？淨水壓力分佈？底面隆起破壞底面隆起破壞之分析僅適用於粘土層如Terzaghi【5.6】、BjerrumandEide【5.7】、Tschebotarioff【5.8】、TerzaghiandPeck【5.9】及O'Rourke【5.10】等，但以Terzaghi法、BjerrumandEide法及力矩平衡法的應用最廣(5.15)XOabdfec(a)WOsM(b)圖5.20力矩平衡法隆起破壞分析(a)破壞面(b)自由體之力平衡底撐NNNNNNNususXsgsXOabdfec(a)WƒáƒádOsM(b)圖5.20力矩平衡法隆起破壞分析

7、(a)破壞面(b)自由體之力平衡底撐NNNNNNNususXsgs八、極限破壞案例研究力霸百老匯位於台北市士林路基河路，開挖基地之寬度為17.6m，長度為100.1m；開挖深度為13.45m，採用厚度為70cm、深為24m之連續壁作為擋土壁，支撐有4層，開挖有5個階段圖5.23臺北市基河路的某開挖工地之穩定分析(a)開挖及地質剖面SMOL-MLSP-SMCL¡EGL-4.5mGL-8.7mGL-10.7mGL-13.45mGL-2.8mGL-10.15mGL-24.0m14.72m/kN及約等於1.5約等於2.3為粘性土壤的總應力強度參數，為從三軸壓密不排水(

8、CU)試驗所得到原設計者得到假設本基地