堅硬土層侵入回填土對擋土牆靜止主動及被動土壓力之影響(I)

Abstract

重力式擋土牆施工時，可能因為需開挖之部分為堅硬土層或岩石，承包商 為節省施工費用及時間，只部分挖除擋土牆後方的土層，造成堅硬土層侵入牆 後之主動土楔(active soil wedge)區域。當擋土牆向外側移動時，牆後回填土壤 受到傾斜堅硬界面的介入，主動土楔可能必須沿堅硬界面滑動，無法形成理想 主動區。在此狀況下，大地工程師應如何合理估算作用在擋土牆背面的主動土 壓力？本專題研究計畫將於交通大學基礎模型實驗室，採用擋土牆模型試驗探 討堅硬土層界面侵入回填土對擋土牆主動、被動及靜止土壓力的影響。研究預 計分三年進行。第一年設計及建造傾斜堅硬界面與支撐機構架，並探討堅硬界 面介入背填土對剛性擋土牆面靜止土壓力之影響。第二年依據移動式擋土牆的 實驗結果，探討傾斜堅硬界面對主動土壓力的影響。第三年探討傾斜堅硬界面 的角度及位置對被動土壓力的影響。本研究之模型擋土牆試驗將採用氣乾的渥 太華砂為回填土。計畫主持人已與高雄第一科技大學的范嘉程教授組成研究團 隊，針對相同的邊界條件，一方面在交通大學進行模型試驗，同時在國立高雄 第一科技大學進行有限元素數值分析，雙方將實驗結果與數值分析結果相互比 較印證。本專題研究計畫擬探討之試驗參數包含：(1) 砂土相對密度：35%、 60%、及80%；(2) 砂土密度控制方法：振動夯實法或空中霣降法。(3) 界面 板傾斜角度：本研究擬採用之界面傾斜角度為0°、25o、45°、60°、70°及80°。 (4) 傾斜界面位置：擬採用的界面板底部與牆面之水平距離：0、50 mm、100 mm、200 mm、300 mm 及500 mm。依據所獲得的研究成果，大地工程師將可 充份瞭解侵入回填土之堅硬土層界面傾斜角度及位置對靜止、主動及被動土壓 力的影響。目前鮮少有此方面之研究成果，亦無任何方法可估算堅硬界面造成 之側向土壓力變化。對實際工程而言，本計劃之研究成果將有助於達成更安 全、更合理的擋土牆結構物設計。