Stability Evaluation of TiedBack Retaining Piles for Cut

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 前言 文獻回顧 研究區域概況 研究方法 結果與討論 1

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 文獻回顧 擋土排樁運用類型 (a)切排樁 (tangent pile wall) (b)疊排樁 (secant pile wall) (c)交錯排樁 (staggered pile wall) (d)間隔排樁 (spaced pile wall) 3

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 文獻回顧 排樁尺寸及排樁穩定邊坡之幾何模型 研究出處 樁徑 (m) 樁長 (m) 坡高 (m) 坡角 ( ) Won et al. (2005) 0. 8 10~20 13. 7 30. 0 Wei and Cheng (2009) 0. 8 10~20 10 33. 7 黃俊豪 (2002) 1. 0 5~30 10 45. 0 圖示 14

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究區域概況 100年度宜專一線 10. 8 K地滑整治 程案之成效監測設施配置 地滑潛勢區 C 9 C 8 C 17 C 7 15

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究區域概況 傾斜管編號C 9 -C 17 -C 8 -C 7監測資料 C 9 C 17 C 8 C 7 依據現地監測資料建立三維數值模型 16

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究區域概況 變位量mm 傾斜管變位圖 變位量mm 10 m 19 m 26. 5 m C 9 C 17 C 8 C 7 蘇拉颱風 2012/8/1後 於深度 36. 8 m處剪斷

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究方法 研究執行流程圖 18

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究方法 研究執行流程圖 19

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究方法 數值模型-幾何模式 深度範圍(m) 高程(m) 孔號 (m) 崩積層 極度至中度 破碎岩層 輕度破碎至 完整岩層 鑽探 深度 絕對 高程 相對 水平座標 (m) BH-1 -A 0. 0~21. 8~32. 4~40. 5 1049. 8 107. 8 0. 00 BH-2 0. 0~26. 1~34. 3~45. 5 1027 85 66. 84 BH-3 0. 0~28. 8~36. 3~45. 5 1027 85 71. 84 BH-4 0. 0~35. 0~45. 0 987 45 193. 30 排樁 21

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究方法 數值模型-土壤材料參數 unsat ( sat) Model (Material Type) (k. N/m 3) Mohr-Coulomb (drained) c (k. Pa) (°) 19 (22) 0. 30 0 (0. 5) 極度至 Mohr-Coulomb 中度破碎岩層 (drained) 20 (23) 0. 25 Mohr-Coulomb (drained) 22 (25) 0. 20 Soil Layer 崩積層 輕度破碎至 完整岩層 (°) E (k. Pa) kx. ky. kz (m/day) Rinter 27 0 3. 56 104 3. 499 0. 75 25 26 0 1. 20 105 4. 752 10 -2 0. 80 100 36 6 8. 00 105 4. 752 10 -2 0. 90 E =600 (SPT-N)+6 +2000 (k. Pa) , (for gravelly sand with SPT-N>15) (Bowles, 2001) E colluvium=600 (50)+6 +2000=35600 。 23

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究方法 數值模型-結構材料參數 擋土排樁材料模式參數 選用材料 E (k. Pa) Embedded pile 2. 36 107 (k. N/m 3) 23. 52 Pile type 選項 Predefined pile type選項 D (m) 選用 Predefine d 選用 Massive circular pile 1 A (m 2) I 3 (m 4) 0. 785 0. 04909 I 2 (m 4) Tmax (k. N/m) Fmax (k. N) 0. 04909 720. 8 700 l Es =鋼筋楊氏模數；Ec =混凝土揚氏模數; Epile =排樁楊氏模數= (Es As+Ec Ac)/Apile Epile = (2 108 0. 010+2. 13 107 0. 775)/ 0. 785=23576433 2. 36 107 (k. Pa) l Tmax=排樁之最大樁身摩擦力；Tmax 參考Das (2007)之建議 Tmax= p f = p Ko v tan =(1 3. 14) (1 -sin 35 ) [(25 40. 5) tan(0. 8 35 )]=720. 8 (k. N/m) l p=樁斷面之周長; f=任意深度z處之樁身單位摩擦力; Ko=1 -sin =靜止土壓力係數; v =臨界垂直有效應力= D ; =土-樁介面摩擦角=(0. 5~0. 8) 25

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 數值模型-結構材料參數 研究方法 帽梁之材料模式參數 選用元素 A (m 2) Beam 1. 3 E (k. N/m 3) (k. N/m 2) 78. 5 3 107 I 3 (m 4) I 2 (m 4) 0. 1083 0. 1831 地錨之材料模式參數 選用元素類型 E D (k. N/m 2) (k. N/m 3) (m) Node-to-node Anchor - - Embedded pile (Grout body) 3 107 24 - pre-stress Ttop, max force (k. N/m) (k. N) A (m 2) EA (k. N) - 2. 38 105 588. 6 - - - 588. 6 0 0 0. 14 0. 01539 Tbot, max Fmax (k. N/m) (k. N) 26

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 研究方法 數值模型-數值模擬執行 phase Start from phase Calculation type Model description Initial phase Gravity loading - Phase 1 Initial phase Safety - Phase 2 Initial phase Plastic Piles and Anchors installations Phase 3 Phase 2 Safety - Phase 4 Phase 2 Plastic Prescribed displacement Phase 5 Phase 4 Safety 27

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 結果與討論 現地背拉式擋土排樁穩定邊坡之穩定性 莫爾-庫倫模式 ( Mohr-Coulomb model ) Without pile and anchor installation With pile and anchor installation Prescribed displacement FS 1. 580 1. 669 1. 609 | u|max (m) 1. 072 0. 5862 3. 662 FS= 穩定性安全係數(Factor of safety) | u|max=總位移增量 28

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 結果與討論 現地背拉式擋土排樁穩定邊坡之穩定性 FS=1. 580 Without pile and anchor installation FS=1. 669 With pile and anchor installation FS=1. 609 Prescribed displacement 29

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 結果與討論 排樁與背拉地錨之結構力學行為 選用 C 17傾斜管 C 20傾斜管 30

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 結果與討論 排樁與背拉地錨之結構力學行為 FS=1. 589 Retaining pile without tied-back anchor FS=1. 609 retaining pile with tied-back anchor 32

山區道路邊坡背拉式擋土排樁之穩定性效益評估 Stability Evaluation of Tied-Back Retaining Piles for Cut Slope of Mountainous Road 結果與討論 排樁與背拉地錨之結構力學行為 總位移增量| u|max=7. 597 m Retaining pile without tied-back anchor 總位移增量| u|max=3. 662 m retaining pile with tied-back anchor 33

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