牆面粗糙度及其移動型式對土壓力之影響

Abstract

本研究以有限元素法探討三種擋土牆移動型式：（１）對牆底旋轉（Rotation about Base）；（２）對牆頂旋轉（Rotation about Top）及（３）牆平移（Translation ）所引致之土壓力變化。研究中並選用三種擋土牆結構物材料（各材料製成兩種粗糙 度）及四種牆高尺寸，作為討論土壓力變化之影響參數。 本研究在試驗室中以靜態三軸試驗及直接剪力試驗建立砂質回填土及回填土－牆面間 的雙曲線關係（Hyperbolic relationship ），然後將所建立之力學模式應用於有限 元素分析中，以探討擋土牆後土壓力變化，並獲得以下各項主要結論： （１）有限元素分析所求出之土壓力大小及分佈與Coulomb 理論及Rankine 理論求出 者，有甚大之差異。 （２）數值分析結果與傳統理論結果之差異，是由二者基本假設不同所造成。有限元 素分析將土壤視為一連續體，故無法模擬土體內滑動面上之土壤不連續狀況。 （３）於對牆頂旋轉模式作用下，牆面越粗糙，其牆頂附近發生之「拱效應」將越顯 著。 （４）牆面所承受之P 隨著牆面粗糙度之增加而略為減小。 （５）就實際觀點而言，牆面粗糙度對其所造成之土壓力變化影響並不顯著，真正對 土壓力大小及分佈具決定性影響之因素，乃是牆移動型式。 （６）隨著牆高的增加，需要更大的牆移動量才能使牆後之土壓力達成主動狀態。