地工格室加勁土之錨碇行為研究

Mechanical behavior of geocell-reinforced soil by pullout test

黃奉琦(Feng-Chi Huang)

指導教授 ： 陳榮河

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/博士(2016年)

https://doi.org/10.6342/NTU201603214

摘要

過去對於地工格室的相關研究，偏重於以承載力為主的項目如加勁路基，包括動態、靜態載重試驗等。至於，地工格室加勁層用於擋土牆及邊坡的加勁則甚少研究，且仍有關鍵概念需要釐清，例如地工格室力量傳遞的方式、變形機制及格室內部應力分佈等。
本研究規劃以模型試驗為基礎，針對方形格室與菱形格室進行拉拔試驗，探討不同形狀的格室受拉拔力時的變形行為。再以試驗結果為依據，建立數值模型進行分析，藉此探討加勁層阻抗力的傳遞方式及格室內應力分布狀態。其中，自行研發拉拔試驗設備並以HDPE的替代材料製作地工格室模型，在格室內填充砂土，且施加5kPa、10kPa、20kPa三種垂直荷重進行拉拔試驗。同時在格室內部設置位移監測點，量測試體於拉拔試驗中的變形變化歷程。以試驗結果為依據，採用PLAXIS 三維程式建立數值模型，藉此分析加勁層內應力分布狀態及加勁材料的內部應力。
研究結果為，受力後方形格室的變形行為呈現加勁區整體產生拉出位移，而菱形格室的變形行為則具有漸進發展之現象。對於內部應力的發展，方形格室受力後應力集中於縱向桿件上，而橫向桿件則產生被動土壓力。菱形格室則因為閉合的變形特性使圍束的土壤趨於更緊密，致格室側壁所承受的正向壓力較大於方形格室。藉由試驗及數值分析結果，本研究提出地工格室拉拔阻抗機制由三個部分組成，分別為（1）縱向桿件的摩擦阻抗、（2）層間界面的摩擦阻抗及（3）橫向桿件的被動承載阻抗，並提出相應的計算公式進行驗證。

關鍵字

地工格室 ； 拉拔試驗 ； 數值分析 ； PLAXIS3D ； 拉拔阻抗機制

並列摘要

Geocell related research with emphasis on the carrying capacity such as stiffening roadbed, including dynamic and static load test. geocell stiffening layer for retaining walls and stiffening slope is very little research, still need to clarify key concepts, for example, geocell power transfer, deformation mechanism and Internal stress distribution for cell.
In this study, diamond and square geocell pullout tests conducted to explore different geometries deformation behavior. Numerical model discussion reinforced soil layer impedance power transfer mode and geocell interior stress distribution. We develop pullout the device, with the production of HDPE geocell models work. Three kinds of vertical load applied on the test, respectively 5kPa 10kpa 20kpa, while setting displacement monitoring point, the amount of the test body in the pull-out test deformation change course. On results from tests using PLAXIS program to establish three-dimensional numerical model,where by the analysis of the internal stress in the stiffening layer stress distribution and geocell.
Research result, after the force deformation behavior presents a square lattice plane pullout and diamond having the progressive development of the phenomenon. For internal stress, stress concentration on the longitudinal rod, and the transverse rod passive earth pressure is generated for square. With test results and numerical model, this study presents Geocell pullout impedance mechanism consists of three parts,（1）frictional resistance of the parallel structure（2）frictional resistance of the interface between layers（3）impedance passive bearing vertical structure.

並列關鍵字

geocell ； pullout-test ； numerical analysis ； PLAXIS3D ； pullout impedance mechanism

參考文獻

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