具空間變異性土體之莫爾庫倫準則

Impact of Soil Spatial Variability on Shear Strength of Soil Mass

陳品聰(Pin-Tsung Chen)

指導教授 ： 卿建業

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2010.01959

摘要

大地工程中有很多不確定性，因為大地工程中碰到的材料，大多為天然的材料，因此材料很複雜且性質也不容易掌控，因此大地工程有著相當高的不確定性。而這些不確定性可以分成土壤在空間中的變異性、量測的不確定性以及模型之的確定性，土壤在空間中的變異性與地質沉積環境以及所受到的物理化學作用有關，在實務上常假設土壤為均質或是頂多為層階土壤，但是實際上土壤在空間上的變化是很劇烈的，其在垂直變異較劇烈，水平變異則較不嚴重，不過很顯然的是即使是同一層的土也不會為均質的，因此不論是假設土壤為均質或是為層階土壤都會造成工程分析以及設計上的不確定性。
本研究主要考慮莫爾庫倫破壞準則中之參數，凝聚力(Cohesion)的空間變異性，透過ABAQUS模擬平面應變試體破壞後的剪力強度，並進一步探討剪力強度的統計性質，與模型之空間變異性有何關聯。藉此探討在討論空間變異性的情況之下，對於利用莫爾庫倫破壞準則所酸出的剪力強度，會造成怎樣的影響。研究中利用數值分析軟體ABAQUS進行模擬分析，模擬具有隨機場之平面應變模型，第一階段給予圍壓，並在第二階段施加均佈載重直至模型破壞。藉由改變平面應變模型的加載條件，在第一階段給予不同大小的圍壓以及在第二階段施加不同方向均佈載重，探討剪力強度隨著加載條件不同的變化。此外，在考慮凝聚力的空間變異性，以隨機場模型模擬凝聚力的空間變異性時，也給予不同的垂直變異性與水平變異性，探討剪力強度隨著空間變異性不同的變化。而分析結果可由平面應變模型發揮的剪力強度，或進一步經後處理，將破壞時的應力狀態換算成該應力狀態 -plane上座標到原點的距離。

關鍵字

空間變異性 ； 凝聚力 ； 剪力強度 ； 莫爾庫倫破壞準則 ； 粒子群最佳化演算法

並列摘要

無資料

並列關鍵字

spatial variability ； cohesion ； shear strength ； Mohr-Coulomb criterion ； particle swarm optimization

參考文獻

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