深開挖穩定分析及土壤参数应用ppt62.ppt

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  內擠破壞（push in） 底面隆起破壞（basal heave） 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) p p a L p L s M p P 支 撐 底撐 a p a P 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】、Bjerrum and Eide【5.7】、 Tschebotarioff【5.8】、Terzaghi and Peck【5.9】 及ORourke【5.10】等，但以Terzaghi法、Bjerrum and Eide法 及力矩平衡法的應用最廣 (5.15) X O a b d f e c (a) W O s M (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 N N N N N N N u s u s X s g s X O a b d f e c (a) W ?á ?á d O s M (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 N N N N N N N u s u s X s g s 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17.6 m，長度為100.1 m；開挖深度為13.45 m，採用厚 度為70 cm、深為24 m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 SM OL - ML SP - SM CL ?E GL-4.5 m GL-8.7 m GL-10.7 m GL-13.45 m GL-2.8 m GL-10.15 m GL-24.0 m 14.7 2 m / 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(CU)試驗所得到 原設計者得到 假設本基地之底撐位置(GL-10.15 m)以下之土壤視為粘土層， 並假設連續壁與土 壤間之附著力為 強度為 (4.16) (4.18) 在GL-10.15 m處 在GL-13.45 m處 開挖前─ 開挖後之 不變，但被動側之 ，因此 在GL-24.0 m處 主動側─ 在GL-24.0 m處 被動側─ 開挖後之 不變 內擠破壞的安全係數為 (b) 81.5 121.2 311.0 333.6 2 m kN 2 m kN 2 m kN 圖 5.23 臺北市基河路的某開挖工 地之穩定分析 (b) 不排水剪力強度剖面 2 m kN GL-10.15 m GL-13.45 m GL-24.0 m 利用力矩平衡法計算隆起破壞之安全係數： 同樣的，底撐位置以下之土壤視為粘土層，則在GL-10.15 m 處與GL-24.0 m處（主動側）的不排水剪力強度平均值為 在GL-13.45 m與GL-24.0 m間之不排水剪力強度為平均值為 破壞圓弧之半徑為 主動側之破壞圓弧之圓心角為 被動側之破壞圓弧之圓心角為 圓弧破壞的安全係數為 * 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 ?