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以數值方法探討邊坡穩定鋼管樁之土拱力學行為

為了解決RX-8 手 排的問題，作者郭哲嘉 這樣論述：

本研究採用斯洛維尼亞(Slovenia)地區打設大口徑鋼管排樁(以下簡稱排樁)之邊坡整治案例，進行3D有限元素穩定性數值分析，以檢核樁間之拱效應現象，以及樁身剪力與彎矩分佈。隨之，在改變排樁打設間距之情況下，擷取樁間之地層，由於拱效應引起之側向土壓力變化(排樁上、下邊坡土壓力差值之變化)，來判斷拱效應發展程度(以下簡稱拱效應強度)。藉由比對所計算之側向土壓力與過去研究結果之吻合度，可驗證鋼管排樁整治邊坡，所採用穩定性數值分析程序及各項材料參數之適宜性。同時，採用上述大口徑排樁整治邊坡進行參數研究，並在數值模型中將邊坡地層建置成上、下兩層之滑動層/岩層模型。在參數研究中，採用鋼管排樁之打設位置

(Rx=Lx/L=1、11/12、10/12、9/12、8/12、7/12、6/12、5/12及4/12)、打設間距比(Rs=S/D=2、3、4、5、6、7、8及9)、樁徑(D=0.8 m、1.2 m、1.6 m、2.0 m及2.4 m)，以及排樁入岩深度比(Rr=Lpr/Lpa=1/4、1/2、1、2、3、4及5)作為數值變數，並依據計算之樁間側向土壓力變化，以及樁身剪力與彎矩分佈，來探討排樁拱效應強度及作用範圍。依據參數研究分析結果：當打設位置Rx=10/128/12(排樁由坡頂區往坡趾區移動)時，在此位置範圍樁間之拱效應強度明顯，但其強度會逐漸趨於緩和。其中，在Rx=10/12及Rx=

9/12之情況，雖然拱效應強度較高，但排樁打設位置會落在主要滑動區之上部區域，對於阻擋滑動體下移，較不具經濟效益。反之，在Rx=8/12之情況，拱效應強度可適度發展，且排樁會落在主要滑動區之下部區域，可經濟有效阻擋整區滑動體之下移。因此，本研究採用Rx=8/12之打設位置，來作為排樁拱效應研究之最適選用打設位置。在固定排樁間距S=4.8 m之情況下，若增大排樁直徑D，則樁間側向土壓力將隨著增大，而拱效應強度亦隨之提升。在固定排樁直徑D=1.5 m之情況下，若增大打設間距比Rs，則樁間側向土壓力將隨著減小，拱效應強度亦將隨之下降。尤其，當Rs=9.0時，樁間側向土壓力很微小，拱效應近乎消失。又當

入岩深度比Rr增加時，樁間側向土壓力無明顯變化。因此，推估拱效應與入岩深度無直接關聯。最後，在固定鋼管排樁配置方式之情況下。對於c''-φ''土壤或非凝聚性(c''=0)土壤，若分別增大凝聚力c''或減小摩擦角φ''，則樁間側向土壓力將隨著增大，即拱效應強度亦隨之提升。若增大邊坡坡度β或滑動層厚度Ha，則樁間側向土壓力無明顯變化，拱效應與兩者無直接關聯。