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系統識別號 U0002-1301200915492800
中文論文名稱 群釘拉出阻抗之重疊效應研究
英文論文名稱 The study of overlap effect on the pullout resistance of grouped-nail
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 97
學期 1
出版年 98
研究生中文姓名 王國鑫
研究生英文姓名 Kuo-Hsin Wang
學號 695380914
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-01-08
論文頁數 187頁
口試委員 指導教授-洪勇善
委員-洪勇善
委員-吳朝賢
委員-陳天健
中文關鍵字 土釘  拉出阻抗  重疊效應  粗糙因子  影響範圍  群釘效率 
英文關鍵字 soil nail  pullout resistance  overlap effect  surface roughness factor  influenced area  group efficiency 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 土釘加勁技術主要靠密集的土釘打設,使土釘與周圍土壤形成一連貫性實體,並利用土釘抗張的特性對邊坡產生約束作用,然密間距情況下可能導致土釘周圍應力影響範圍重疊,而造成拉出阻抗下降。有鑑於此,本研究進行不同埋設間距下之四釘拉出試驗,以試驗結果探討影響範圍於各種重疊情況與群釘效率的關係。另進行五釘試驗,以更為繁複之影響範圍重疊情況,配合四釘試驗結果探討與陳韋成(2007)三釘及本研究五釘試驗結果的關係。此外,更整合前人雙釘試驗結果,建立影響範圍單一重疊模式,並將群釘影響範圍多重重疊應用於此模式,最後探討重疊效應對群釘拉出阻抗之關係。
經由試驗結果及經驗模式分析得到以下結論:(1)透過粗糙因子(R),及雙釘互不影響之最小間距,整理出各尺寸土釘於編號201砂土中的影響範圍;亦透過繪圖軟體(AutoCAD)配合影響範圍,精準找出試驗規劃各埋設間距之四釘及五釘影響範圍重疊情形。 (2)土釘直徑相同,牙距越大則其影響範圍越大;牙距相同,土釘直徑越大則影響範圍越小。(3)透過三種影響範圍重疊情況,對四釘於各埋設間距下之群釘效率-影響範圍重疊率之探討結果得知,影響範圍多重重疊所導致的群釘效率衰減,呈略為線性的遞減關係,而此趨勢亦存在於前人之三釘拉出試驗結果,以及本研究之五釘拉出試驗結果。且顯示影響範圍多重重疊時,群釘效率於三次重疊以上略低於單一重疊之情況(約8%),因此在多重重疊情況下,亦可應用單一重疊之關係。
英文摘要 Soil-nailing have been widely used in soil excavation and slope stabilization. Closely spaced nails are buried or drilled into soil to form a reinforced structure. Close space between nails then cause stresses overlap, which may reduce the effectiveness of individual nail. The purpose of this study is to investigate the relationship between the several kinds of overlapped situation and the group efficiency through the result of four-nails test. Moreover, the test of five-nails which are with more complex overlapped situation to discuss the relationship between situation of overlap and efficiency of grouped-nail. To establish the single overlap model of influenced area through the past literatures under double nail tests. The model was applied to multiple overlaps of grouped-nail to estimate the overlap effect of grouped-nail. The conclusions via the tests and analysis of experience are summarized: (1) Calculate the influenced area of each size nails in No.201 silica sand by using surface roughness factor and the minimum distance of double nails which don't influence to each other. Find the overlapped situation of influenced area accurate using the cartography software(AutoCAD) coordination influenced area. (2) When diameter of soil-nail is the same, the influenced area is increased with increasing the screw pitch. When screw pitch of soil nail is the same, the influenced area is decreased with increasing the nail diameter. (3) Discuss the relationship between group efficiency and overlapped percentage under the four-nails pullout test which are embedded into several spacing. It revealed that the weakening of group efficiency caused by multiple overlaps present slightly the liner decreasing progressively relations, and this tendency also existed in five-nails and three-nails pullout test results. It revealed that group efficiency which overlapped in 3 times slightly was lower than the single overlap(approximately 8%). Therefore, the single overlapped model might also applied to the multiple overlapped situations.
論文目次 章節目次
章節目次I
表次III
圖次V
第一章 緒論1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法2
1.3 論文組織及研究內容2
第二章 文獻回顧5
2.1 土釘加勁原理與機制5
2.2 相關拉出試驗6
2.2.1 Hong等人(2003b)之研究 6
2.2.2 紀柏全(2005)之研究7
2.2.3 朱志峯(2006)之研究7
2.2.4 陳韋成(2007)之研究8
2.3 本章總結11
第三章 試驗計劃與內容39
3.1 砂土基本物性試驗39
3.2 拉出試驗規劃40
3.3 土釘拉出試驗儀及試驗材料40
3.3.1 大型土釘拉出試驗儀40
3.3.2 模型土釘選定及製作43
3.4 模型土釘拉出試驗43
3.4.1 儀器校正43
3.4.2 土釘套管44
3.4.3 大型拉出試驗試體準備與試驗過程45
第四章 群釘試驗結果與分析73
4.1 覆土壓力加載之探討73
4.2 影響範圍之重疊74
4.3 四釘拉出試驗結果75
4.4 影響範圍重疊對群釘效率的影響76
第五章 重疊效應分析與討論115
5.1 五釘拉出試驗結果115
5.2 群釘拉出試驗結果之比較116
5.2.1 三釘與四釘116
5.2.2 四釘與五釘116
5.3 單一重疊模式之建立與應用117
5.3.1 單一重疊模式之建立117
5.3.2 單一重疊模式之應用118
第六章 結論與建議149
6.1 結論149
6.2 建議151
參考文獻153
附錄 No.201砂土雙釘拉出力-位移曲線155




表次
表2.1土釘極限拉出阻抗(Elias與Juran,1991)13
表2.2單樁拉出試驗內容(Das與Seeley,1982)14
表4.1覆土壓力隨深度遞減情形79
表4.2各土釘直徑及牙距之影響範圍80
表4.3試驗土釘影響範圍重疊內容81
表4.4四釘試驗內容83
表5.1No.201砂土於直徑19 mm及38 mm五釘試驗內容(覆土壓力55kPa)119
表5.2四釘及五釘試驗比較120
表5.3No.201砂土雙釘試驗內容122
表5.4群釘多重重疊應用於單一重疊之比較125




圖次
圖1.1研究流程圖4
圖2.1土釘結構受力機制示意圖15
圖2.2土釘表面視摩擦係數與粗糙因子之關係(Hong等人,2003b)16
圖2.3直徑9 mm於不同土釘牙距之埋設間距與群釘效率關係(Hong等人,2003b)16
圖2.4雙釘達100%群釘效率所須間距與粗糙因子之關係(Hong等人, 22003b)17
圖2.5土釘螺紋牙距與尖峰視摩擦係數之關係(紀柏全,2005)17
圖2.6土釘直徑與尖峰視摩擦係數之關係(紀柏全,2005)18
圖2.7粗糙因子與尖峰視摩擦係數之關係(紀柏全,2005)8
圖2.8直徑12 mm於不同土釘牙距之埋設間距與群釘效率關係(紀柏全,2005)19
圖2.9直徑16 mm於不同土釘牙距之埋設間距與群釘效率關係(紀柏全,2005)19
圖2.10No.201砂土中土釘直徑與視摩擦係數的關係(朱志峯,2006)20
圖2.11尖峰視摩擦係數與粗糙因子R之關係(朱志峯,2006)21
圖2.12直徑16 mm於No.201砂土時牙距與群釘效率之關係(朱志峯,2006)22
圖2.13不同直徑下之螺紋牙距與尖峰視摩擦係數的關係(陳韋成,2007)23
圖2.14土釘直徑與尖峰視摩擦係數的關係(陳韋成,2007)24
圖2.15土釘直徑19 mm之覆土壓力與視摩擦係數的關係(陳韋成,2007)25
圖2.16尖峰視摩擦係數與粗糙因子R之關係(陳韋成,2007)26
圖2.17殘餘視摩擦係數與粗糙因子R之關係(陳韋成,2007)27
圖2.18直徑19 mm牙距、埋設間距與雙釘效率關係(陳韋成,2007)28
圖2.19直徑38 mm之牙距、埋設間距與雙釘效率關係(陳韋成,2007)29
圖2.20光滑土釘於不同直徑下埋設間距與雙釘效率關係(陳韋成,2007)30
圖2.21牙距0.5 mm土釘於不同直徑下埋設間距與雙釘效率關係(陳韋成,2007)30
圖2.22牙距0.75 mm土釘於不同直徑下埋設間距與雙釘效率關係(陳韋成,2007)31
圖2.23牙距1 mm土釘於不同直徑下埋設間距與雙釘效率關係(陳韋成,2007)31
圖2.24圖2.24 群釘效率及雙釘效率之比值關係圖(陳韋成,2007)32
圖2.25單樁阻抗示意圖(Das與Seeley,1982)33
圖2.26單樁拉出試驗儀(Das與Seeley,1982)33
圖2.27淨抗浮力-拉出位移關係曲線(Das與Seeley,1982)34
圖2.28群樁拉出試驗儀(Das與Azim,1985)34
圖2.29群樁拉出配置圖(Das與Azim,1985)35
圖2.30極限上浮承載力與長徑比之關係(Das與Azim,1985)36
圖2.31極限上浮承載力與間距-直徑比之關係(Das與Azim,1985)37
圖2.32群樁效率與間距-直徑比之關係(Das與Azim,1985)38
圖3.1試驗用編號201石英砂顆粒形狀46
圖3.2編號201石英砂粒徑分佈46
圖3.3試驗規劃之土釘排列47
圖3.4大型土釘拉出試驗儀構造示意圖51
圖3.5大型土釘拉出試驗儀52
圖3.6大型砂箱細部尺寸示意圖53
圖3.7撒砂器54
圖3.8土釘夾具55
圖3.9螺紋牙距示意圖 (Hong等人,2003b)56
圖3.10荷重計配合萬能試驗機之轉接裝置57
圖3.11組立完成之荷重計校正方式57
圖3.12荷重元1之校正曲線58
圖3.13荷重元2之校正曲線58
圖3.14荷重元3之校正曲線59
圖3.15荷重元4之校正曲線59
圖3.16荷重元5之校正曲線60
圖3.17荷重元6之校正曲線60
圖3.18荷重元7之校正曲線61
圖3.19荷重元8之校正曲線61
圖3.20荷重元9之校正曲線62
圖3.21荷重元10之校正曲線62
圖3.22位移計校正曲線63
圖3.23速率控制系統校正63
圖3.24固定土壓力計水平裝置64
圖3.25組立完成之土壓力計校正方式64
圖3.26土壓力計1之校正曲線65
圖3.27土壓力計2之校正曲線65
圖3.28土壓力計3之校正曲線
圖3.29土壓力計4之校正曲線66
圖3.30土壓力計5之校正曲線67
圖3.31土壓力計6之校正曲線67
圖3.32土壓力計7之校正曲線68
圖3.33試驗T形套管示意圖69
圖3.34撒砂器控制相對密度70
圖3.35填砂完成示意圖70
圖3.36土釘拉出試驗完成圖71
圖4.1土壓力計配置圖及各深度覆土壓力之理論值與量測值83
圖4.2分段加壓-分段洩壓(深度37.5 cm)84
圖4.3分段加壓-分段洩壓(深度125 cm)85
圖4.4分段加壓-分段洩壓(深度150 cm)86
圖4.5分段加壓-分段洩壓之時間-土壓計讀數關係圖87
圖4.6覆土壓力與視摩擦係數f之關係(整理自Milligan與Tei,1998)88
圖4.7No.201砂土在直徑19 mm下覆土壓力與視摩擦係數的關係89
圖4.8影響範圍無重疊示意圖90
圖4.9雙釘影響範圍一次重疊示意圖90
圖4.10三釘影響範圍重疊示意圖91
圖4.11四釘影響範圍重疊示意圖92
圖4.12土釘直徑及牙距與影響範圍的關係93
圖4.13直徑19 mm牙距0.0 mm影響範圍示意圖94
圖4.14直徑19 mm牙距0.5 mm影響範圍示意圖94
圖4.15直徑19 mm牙距1.0 mm影響範圍示意圖95
圖4.16直徑19 mm牙距1.5 mm影響範圍示意圖96
圖4.17直徑38 mm牙距0.0 mm影響範圍示意圖97
圖4.18直徑38 mm牙距0.5 mm影響範圍示意圖98
圖4.19直徑38 mm牙距1.0 mm影響範圍示意圖99
圖4.20直徑38 mm牙距1.5 mm影響範圍示意100
圖4.21直徑19 mm光滑土釘於間距500 mm(26.32D)拉出力-位移曲線101
圖4.22直徑19 mm光滑土釘於間距250 mm(13.16D)拉出力-位移曲線101
圖4.23直徑19 mm土釘牙距0.5 mm於間距500 mm(26.32D)拉出力-位移曲線102
圖4.24直徑19 mm土釘牙距0.5 mm於間距250 mm(13.16D)拉出力-位移曲線102
圖4.25直徑19 mm土釘牙距1.0 mm於間距500 mm(26.32D)拉出力-位移曲線103
圖4.26直徑19 mm土釘牙距1.0 mm於間距250 mm(13.16D)拉出力-位移曲線103
圖4.27直徑19 mm土釘牙距1.5 mm於間距500 mm(26.32D)拉出力-位移曲線104
圖4.28直徑19 mm土釘牙距1.5 mm於間距250 mm(13.16D)拉出力-位移曲線104
圖4.29直徑38 mm光滑土釘於間距500 mm(13.16D)拉出力-位移曲線105
圖4.30直徑38 mm光滑土釘於間距250 mm(6.58D)拉出力-位移曲線105
圖4.31直徑38 mm土釘牙距0.5 mm於間距500 mm(13.16D)拉出力-位移曲線106
圖4.32直徑38 mm土釘牙距0.5 mm於間距250 mm(6.58D)拉出力-位移曲線106
圖4.33直徑38 mm土釘牙距1.0 mm於間距750 mm(19.74D)拉出力-位移曲線107
圖4.34直徑38 mm土釘牙距1.0 mm於間距500 mm(13.16D)拉出力-位移曲線107
圖4.35直徑38 mm土釘牙距1.0 mm於間距250 mm(6.58D)拉出力-位移曲線108
圖4.36直徑38 mm土釘牙距1.5 mm於間距750 mm(19.74D)拉出力-位移曲線108
圖4.37直徑38 mm土釘牙距1.5 mm於間距500 mm(13.16D)拉出力-位移曲線109
圖4.38直徑38 mm土釘牙距1.5 mm於間距250 mm(6.58D)拉出力-位移曲線109
圖4.39直徑19 mm光滑土釘影響範圍重疊率與群釘效率的關係110
圖4.40直徑19 mm土釘牙距0.5 mm影響範圍重疊率與群釘效率的關係110
圖4.41直徑19 mm土釘牙距1.0 mm影響範圍重疊率與群釘效率的關係111
圖4.42直徑19 mm土釘牙距1.5 mm影響範圍重疊率與群釘效率的關係111
圖4.43直徑38 mm光滑土釘影響範圍重疊率與群釘效率的關係112
圖4.44直徑38 mm土釘牙距0.5 mm影響範圍重疊率與群釘效率的關係112
圖4.45直徑38 mm土釘牙距1.0 mm影響範圍重疊率與群釘效率的關係113
圖4.46直徑38 mm土釘牙距1.5 mm影響範圍重疊率與群釘效率的關係113
圖5.1直徑19 mm埋設間距13.16D五釘影響範圍重疊示意圖126
圖5.2直徑38 mm埋設間距6.58D五釘影響範圍重疊示意圖127
圖5.3直徑19 mm牙距1 mm於間距250 mm(13.16D)拉出力-位移曲線128
圖5.4直徑38 mm牙距1 mm於間距250 mm(6.58D)拉出力-位移曲線129
圖5.5三釘直徑19 mm牙距1 mm於不同間距之影響範圍重疊示意圖(整理自陳韋成,2007)130
圖5.6三釘直徑38 mm牙距1 mm於不同間距之影響範圍重疊示意圖(整理自陳韋成,2007)130
圖5.7三釘試驗之影響範圍重疊率與群釘效率的關係(整理自陳韋成,2007)131
圖5.8三釘試驗之影響範圍重疊率與群釘效率的關係(整理自陳韋成,2007)132
圖5.9三釘及四釘影響範圍重疊率與群釘效率的關係133
圖5.10三釘及四釘影響範圍重疊率與群釘效率的關係134
圖5.11直徑19 mm牙距1 mm四釘及五釘試驗關係圖135
圖5.12直徑38 mm牙距1 mm四釘及五釘試驗關係圖136
圖5.13直徑16 mm於牙距變化之影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自朱志峯,2006)137
圖5.14直徑19 mm於牙距變化之影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自陳韋成,2007)137
圖5.15直徑38 mm於牙距變化之影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自陳韋成,2007)138
圖5.16光滑釘於直徑變化之影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自朱志峰,2006、陳韋成,2007)138
圖5.17牙距0.5 mm於直徑變化之影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自朱志峰,2006、陳韋成,2007)139
圖5.18牙距0.75 mm於直徑變化之影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自朱志峰,2006、陳韋成,2007)139
圖5.19牙距1.0 mm於直徑變化之影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自朱志峰,2006、陳韋成,2007)140
圖5.20牙距1.5 mm於直徑38 mm之影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自陳韋成,2007)140
圖5.21影響範圍一次重疊與雙釘效率的關係(整理自朱志峰,2006、陳韋成,2007)141
圖5.22三釘多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖(整理自陳韋成,2007)142
圖5.23四釘(直徑19 mm光滑釘)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖143
圖5.24四釘(直徑19 mm牙距0.5 mm)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖143
圖5.25四釘(直徑19 mm牙距1.0 mm)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖144
圖5.26四釘(直徑19 mm牙距1.5 mm)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖144
圖5.27四釘(直徑38 mm光滑釘)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖145
圖5.28四釘(直徑38 mm牙距0.5 mm)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖145
圖5.29四釘(直徑38 mm牙距1.0 mm)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖146
圖5.30四釘(直徑38 mm牙距1.5 mm)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖146
圖5.31五釘(直徑19 mm牙距1.0 mm)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖147
圖5.32五釘(直徑38 mm牙距1.0 mm)多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖147
圖5.33群釘多重重疊應用於單一重疊模式之關係圖148
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