在不連續岩體中模擬施工過程之彈塑性分析

Abstract

就大地工程所使用的材料而言，外加荷重較低時，其應力與應變的行為大致呈現線性 關係，但是當外荷重逐漸加大超過某一屈服值時，其應力與應變的關係有硬變硬化或 軟化的現象，因此以彈塑性方法分析大地工程材料的力學行為，比較能符合真實的情 況。 本文發展的有限元素法程式JPROCK是由程JTROCK擴展而來，因此除了保留程式JTROCK 的原有功能以外，另外增加分析二維平面彈塑性行為的功能。本文採用五種屈服準則 ，分別是（１）Hoek-Brown（２）Mohr-Coulomb（３）Drucker-Prager（４）Tresca 和（５）Von Mises，其中以岩石分類為基礎的hoek-Brown 屈服準則，可描述岩體的 應力一應變行為。 一般隊道開挖後的瞬間，開挖面附近變為破誶區，其外為塑變區，再外層才是彈變區 ，因此可利用本程式的功能，將塑變區內的元素以塑性方法分析，而彈變區的元素以 彈性方法分析，以此種組合方法可節省運算的時間卻不失其精確度。 為了使程式JPROCK更具有實用價，一套查核輸入數據和繪圖程式－JPCHK、JPMESH、J PDSP、JPSTS和JPZONE 可幫助使用者容易檢查輸入數據和觀察分析的結果。 為了檢核本文推導的理論與程式之正確性，作者以北部第二高速公路，汐止－中和段 的設計隊道作為範例，以供參考。