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張榮峰 胡逸舟 黃怡超 朱慶村
254 樁基礎施工及受載對鄰近潛盾隧道之影響－3D數值模擬及分析
捷運技術半年刊 第 45 期
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捷運技術半年刊 第 45 期

3 3 3 3 5 5 5 5 6 6 6 6
l
e#1
P Pile#1 2 2 2 2 4 4 4 4
iPile#1Pile#1
表 1 簡化地層參數表
120m
120m 5 5 表1 簡化地層參數表
120m
120m
表 1 簡化地層參數表
Pile#1
P i l e#1 3 3 2 2 4 4 6 6 Depth Soil Soil γ t γ t s u s u NN φ'φ' EE
Depth
Lay
表 1 簡化地層參數表
120m
120m 3 5 3 5 5 Layerer mm Type kN/m kN/m Value deg. deg. kN/mm
2 2
3 3
2 2
Type kN/m kN/m Value
kN/
5
3 3
1
#
Pile#1
P
iPile#1Pile#1
e
l
6 6 6
20,000
19.6
2 4 2 4 4 6 1 1 2.0 2.0 SF SF 19.6 0 0 5 5 28 28 20,000
4
2 2
s
6.0 6.0 Depth Soil
120m
120m
19,000
2 2 Layer CL CL 19.5.5 19 19 5 5 u 31 31 N 19,000 φ' E
19
120m
120m
γ t
0
m
7 70
70mm70m m Type 3 2 44,000 deg. kN/m 2
19.7 kN/m kN/m Value
11
3 3 5 5 3 3 11.0.0 SM SM 19.7 0 0 11 11 30 30 44,000
e
#
P
i
l
Pile#1 1 6 6 4 4 1 20.0.02.0 CL CL SF 9 9 0 33 33 5 56,000 28 20,000
19.4 19.6
2 2 4 4 20 19.4 56 56 56,000
120m
SM SM CL
5 5 2 27.0.06.0 19.8 0 0 20 20 33 33 5 80,000 31 19,000
19.8 19.5
19
120m
80,000
27
0
m
7
70m 6 6 3 33.0.0 11.0 SM 19.7 16 16 33 33 102,000 44,000
19.6
102 102
19.6
33
CL CL
102,000
30
11
0
50
132,000
20.1
SM SM
0 0
7 7 4 50.0.0 20.0 20.1 19.4 33 33 34 34 9 132,000 56,000
56
CL
33
8 8 70.0.0 GM GM 22.0.0 0 0 >50 >50 35 35 200,000
200,000
70
22
5 27.0 SM 19.8 0 20 33 80,000
6 33.0 CL 19.6 102 16 33 102,000
7 50.0 SM 20.1 0 33 34 132,000
圖8 分析案例之3D幾何模型 8 70.0 GM 22.0 0 >50 35 200,000
圖 8 分析案例之 3D 幾何模型
圖 8 分析案例之 3D 幾何模型

�、3D 數�模擬
�、3D 數�模擬
三、3D數值模擬
圖 8 分析案例之 3D 幾何模型
GTS 為 Midas IT 公司發展的土木工程相關分析套裝軟體系列中之一份子(其餘包括結構
GTS 為 Midas IT 公司發展的土木工程相關分析套裝軟體系列中之一份子(其餘包括結構

GTS為Midas IT公司發展的土木工程相關分析套裝軟體系列中之一份子(其餘包括結
分析用之 Midas/Civil 和 Midas/Gen 等)，係用 Visual C++語言、針對大地及岩土隧道分析所開
分析用之 Midas/Civil 和 Midas/Gen 等)，係用 Visual C++語言、針對大地及岩土隧道分析所開
構分析用之Midas/Civil和Midas/Gen等)，係用Visual C++語言、針對大地及岩土隧道分
發之有線元素視窗軟體【Midas/GTS, 2009】。此軟體以線性函數庫 BLAS (Basic Linear Algebra
發之有線元素視窗軟體【Midas/GTS, 2009】。此軟體以線性函數庫 BLAS (Basic Linear Algebra
�、3D 數�模擬
Sub-programs)和 LAPACK (Linear Algebra PACKage)為主之 Multi-Frontal Sparse Gaussian (Basic
析所開發之有線元素視窗軟體【Midas/GTS, 2009】。此軟體以線性函數庫BLAS
Sub-programs)和 LAPACK (Linear Algebra PACKage)為主之 Multi-Frontal Sparse Gaussian
Linear Algebra Sub-programs)和LAPACK (Linear Algebra PACKage)為主之Multi-Frontal
Solver 作為演算程序(algorithm)，並採用 Newton-Raphson 方法進行疊代(iteration)計算，以加
Solver 作為演算程序(algorithm)，並採用 Newton-Raphson 方法進行疊代(iteration)計算，以加
GTS 為 Midas IT 公司發展的土木工程相關分析套裝軟體系列中之一份子(其餘包括結構
速 3D 模型的非線性分析。
速 3D 模型的非線性分析。
Sparse Gaussian Solver作為演算程序(algorithm)，並採用Newton-Raphson方法進行疊代
分析用之 Midas/Civil 和 Midas/Gen 等)，係用 Visual C++語言、針對大地及岩土隧道分析所開
考慮各橋墩基礎及隧道之幾何條件以及地層分布，分析案例之 3D 模擬係建構於一
考慮各橋墩基礎及隧道之幾何條件以及地層分布，分析案例之 3D 模擬係建構於一
(iteration)計算，以加速3D模型的非線性分析。
發之有線元素視窗軟體【Midas/GTS, 2009】。此軟體以線性函數庫 BLAS (Basic Linear Algebra
120m*120m*70m 的幾何模型中(圖 8)，其中分析用之簡化地層參數詳表 1 所示，由表及隧道
120m*120m*70m 的幾何模型中(圖 8)，其中分析用之簡化地層參數詳表 1 所示，由表及隧道
考慮各橋墩基礎及隧道之幾何條件以及地層分布，分析案例之3D模擬係建構於一
Sub-programs)和 LAPACK (Linear Algebra PACKage)為主之 Multi-Frontal Sparse Gaussian
覆土深度可知，此段之隧道大致位於由地表算起之第四及第五地層的粘土或砂土層中。本案
覆土深度可知，此段之隧道大致位於由地表算起之第四及第五地層的粘土或砂土層中。本案
120m*120m*70m的幾何模型中(圖8)，其中分析用之簡化地層參數詳表1所示，由表及隧
Solver 作為演算程序(algorithm)，並採用 Newton-Raphson 方法進行疊代(iteration)計算，以加
例主要分成以下五個部分進行模擬：
例主要分成以下五個部分進行模擬：
道覆土深度可知，此段之隧道大致位於由地表算起之第四及第五地層的粘土或砂土層
速 3D 模型的非線性分析。
(一)起始應力狀態
(一)起始應力狀態
中。本案例主要分成以下五個部分進行模擬：
考慮各橋墩基礎及隧道之幾何條件以及地層分布，分析案例之 3D 模擬係建構於一
主要為設定土體的起始應力(K 0 狀 狀
主要為設定土體的起始應力(K 0
態)、地下水位及水壓分布，以及土體邊
態)、地下水位及水壓分布，以及土體邊
120m*120m*70m 的幾何模型中(圖 8)，其中分析用之簡化地層參數詳表 1 所示，由表及隧道
（一）起始應力狀態
界條件等。土體之起始有效垂直應力分
界條件等。土體之起始有效垂直應力分
覆土深度可知，此段之隧道大致位於由地表算起之第四及第五地層的粘土或砂土層中。本案
主要為設定土體的起始應力(K 狀態)、地下水位及水壓分布，以及土體邊界條件
0
布如圖 9 所示。
布如圖 9 所示。
例主要分成以下五個部分進行模擬：
等。土體之起始有效垂直應力分
(二)板南隧道構築
(二)板南隧道構築
(一)起始應力狀態
布如圖9所示。
此部份之模擬係為了反映土體於後
此部份之模擬係為了反映土體於後
主要為設定土體的起始應力(K 0 狀
（二）板南隧道構築
續基樁施作前之應力應變分布，包括板
續基樁施作前之應力應變分布，包括板
態)、地下水位及水壓分布，以及土體邊
南線上/下行隧道之開挖及環片架設等兩
南線上/下行隧道之開挖及環片架設等兩
此部份之模擬係為了反映土體於
個主要施工階段。為了提升分析效率，
界條件等。土體之起始有效垂直應力分 圖 9 土體起始有效垂直應力模擬
個主要施工階段。為了提升分析效率，
圖 9 土體起始有效垂直應力模擬
後續基樁施作前之應力應變分
布如圖 9 所示。
布，包括板南線上/下行隧道之
(二)板南隧道構築 66
開挖及環片架設等兩個主要施工
階段。為了提升分析效率，環片
此部份之模擬係為了反映土體於後
係採連續之板元素(plate element)
續基樁施作前之應力應變分布，包括板
構成，以均勻且降低環片勁度
南線上/下行隧道之開挖及環片架設等兩
(stiffness)之結構模式(例如【日
個主要施工階段。為了提升分析效率， 圖9 土體起始有效垂直應力模擬
圖 9 土體起始有效垂直應力模擬
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