第四章 鐵路單軌隧道群現地計測資料之分析

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第四章 鐵路單軌隧道群現地計測資料之分析

4.1 前言

隧道工程在施工前之地質調查,必須經由現地調查及地質鑽探 或物理探測得知沿線地層資料,因此在隧道施工時其不確定因素仍 偏多。又近年來台灣隧道施工多採用新奧地利隧道施工法(NATM

)以邊設計邊施工方式進行(Design as you as),藉岩體本身自持性 及強度抵抗隧道開引起岩體應力調整,加以支撐系統輔助,如噴凝 土、岩栓及鋼支保等,以達到隧道施工安全。因此,藉以隧道施工 中的岩體評分、計測回饋分析與安全管理基準評斷隧道設計、支撐 及施工是否適當,而達到隧道施工整體經濟及安全效益。

本章主要利用交通部鐵路改建工程局東部工程處鐵路單軌隧道 群包括:新永春、新南澳、新和仁、新清水及新崇德等五座隧道之 副計測斷面,量測隧道內淨空變形(含隧道頂拱沈陷 Lp 及側壁變形 收歛 H1)資料,並以二維模式探討隧道開挖縱剖面變形曲線。

4.2 基本假設條件

由於實際隧道工程之開挖與支撐問題,較為複雜且存在許多不 確定,因此在分析過程中,必須使用適當的假設條件,以便二維模 擬方式分析及計算。本節針對所用之歸納分析方法做下列基本假設:

(1)岩體視為等向性且均質之彈塑性材料。

(2)噴凝土、岩栓及鋼支保等支撐結構為線彈性材料。

(3)岩體力學行為只受前進工作面之影響,不考慮時間效應問題。

(4)收歛岩釘安裝位置距隧道開挖前進面距離為無支撐距離。

(5)隧道開挖不考慮地下水之影響。

(6)鐵路單軌隧道之馬蹄形寬為 D = 6m。

(2)

4.3 隧道開挖縱剖面變形曲線

有關隧道縱剖面變形曲線之研究,有近藤達敏(1979)、Lee

(1994)、Panet (1995)及 Hock(1999)相繼提出相關之隧道縱剖 面變形曲線公式,如下所示。該顯示曲線圖形則以新南澳隧道測點 NP15 為例表示(如圖 4-1~4-4 所示):

(1)近滕達敏(1979)

U

R

= C( 1 – e

-DZ

) (4-1)

(2)Lee(1994)

 

  − −

= )

R 2

Z 3 tanh( 1 2 1

1 U U

R

R

(4-2)

(3)Panet(1995)

 

 

− +

− +

=

2 0

0 R

R

)

R / Z m ( m 1 ) α 1 ( U α

U (4-3)

(4)Hock(1999)

7 . 1

R

R

)

55 . 0

R 2 / exp( Z U 1

U

 

  + −

= (4-4)

α

0

=隧道前期收歛比 R=隧道半徑

Z=隧道軸向坐標

C、D 及 m=縱剖面變形曲線之相關參數

U

R

=隧道之最大徑向位移量

U

R

= 儀器量測儀器量測徑向位移量

(3)

根 據 現 地 計 測 資 料 回 歸 隧 道 縱 剖 面 變 形 曲 線 結 果 與 Panet

(1995)之方程式曲線較為相近,且本研究為採用法國學者 Panet

(1976)所提出的收斂圍束法相關理論加以判斷,分析隧道在三維 隧道開挖前進效應條件下,以二維平面應變及隧道縱剖面變形曲線 之分析方式,來摸擬分析隧道開挖所引致岩體應力位移變化和支撐 結構之互制力學行為等問題。因此,本研究則使用 Panet (1995)

所提出隧道縱剖面變形曲線方程式(方程式 4-3),藉以分析隧道 副計測儀器之量測隧道內淨空變形資料,回歸統計東部單軌隧道群 各類岩盤之縱剖面曲線,作為研究岩體應力與隧道支撐互制行為之 基本資訊。

4.4 隧道開挖縱剖面變形曲線之回歸分析步驟

4.4.1 回歸分析資料

本研究利用交通部鐵路改建工程局東部工程處單軌鐵路隧道群 中,新永春、新南澳、和仁、新清水及新崇德等五座隧道副計測斷面,

量測隧道頂拱沈陷及側壁變形之內淨空變形位移量資料共計 183 測 點資料,共含 4,000 餘筆測點變形位移量。

4.4.2 隧道實際開挖狀況

在實際隧道開挖之初,隧道之位移量即產生;且為保護計測儀 器及不影響隧道施工範圍內,隧道開挖後無法立即架設計測儀器。

架設計測儀器通常與隧道開挖面一段距離(如圖 4-5 所示)。故在

現實隧道施工上架設計測儀器與隧道開挖面間之前期位移量無法得

知,僅能得知隧道架設計測儀器後隧道相對的縱剖面變形曲線,再

從隧道相對的縱剖面變形線探討沿隧道軸向位移變化情形,進而模

擬及得到隧道開挖前期位移量比值和岩體與支撐系統應力比例。因

(4)

此為符合現地計測儀器實際架設情形,則採用計測點與開挖面距離 之相對位距離為 0,計測相對變形值亦為 0。計測點至隧道開挖面為 無支撐系統,計測點後為有支撐系統,並依東部工程處「隧道施工 規範」安裝計測點位置最大不得超過隧道開挖面 3m 處之規定,因 此其相關安裝計測點位置採用距隧道開挖面 3m 距離(如圖 4-5 所 示)。

4.4.3 隧道縱剖面變形曲線

本研究採用 Panet 隧道縱剖面變形曲線方程式(方程式 4-3),

分析單軌鐵路隧道群測點資料,回歸各測點縱剖面變形曲線上之參數 α

0

(隧道前進開挖面之前期收歛比)及 m(縱剖面變形曲線參數)。

並以計測儀器安裝於距隧道開挖面 3m 之距離時,獲得各測點之隧道 計測斷面之釋放圍束比 λ

d

;再依各岩盤分類不同分別求得各類岩盤 之計測資料 m

(avg)

平均值,及推估求得各類岩盤隧道計測斷面之修正 釋放圍束比之 λ

*d

及隧道前進開挖面之修正前期收歛比 α

*0

4.4.4 回歸分析步驟

回歸分析方式以新南澳隧道測點 NP15 為案例,其描述如下:

隧道覆土高度:440.2M、岩性:角閃岩與片麻岩混合、岩體分類:第

Ⅲ類、 RMR:59、計測安裝時間:88.02.26、計測安裝里程:13K+495、

頂拱最大沈陷量:7.1mm、側壁最大沈陷量:14.7mm):

(1)依隧道計測儀器安裝、測讀、成果整理及研判報告製作隧道測 點計測資料統計表(包含計測點量測時間、隧道上、半開挖 距離及沈陷量,如表 4-1 所示)。

(2)繪製隧道開挖歷時收歛變形曲線圖(如圖 4-6 所示)與開挖距

離收歛變形曲線圖(如圖 4-7 所示),在開挖距離收歛變形曲

線圖上找出實測變形已趨平穩時,且不受隧道開挖前進影響

(5)

之實測點,此時之收歛變形量定義為 U (最大徑向位移量)。

R

(3)利用測點計測資料統計表中隧道測點與開挖距離及 U /

R

U

R

(儀器量測徑向位移量/最大徑向位移量),並以 Panet 隧道縱 剖面變形曲線方程式回歸統計出參數 α

0

及 m 值。

(4)製作隧道測點計測回歸統計表(包含計測點量測時間、隧道相 對開挖距離、 U /

R

U

R

值及 Panetλ值,如表 4-2 所示)及隧道 縱剖面變形曲線分析圖(如圖 4-8 所示)。

(5)假設計測點至隧道開挖面為未有支撐系統,計測點後為有支撐 系統,其安裝計測點位置為距隧道開挖面 3m(Z=3m)時,並配 合步驟(3)所得參數 m,代入 Panet 隧道縱剖面變形曲線方 程式求出 λ

d

(隧道計測斷面之釋放圍束比)。

(6)重覆上述(1)∼(5)步驟建立不同岩盤之測點資料回歸統計 表。

(7)建立岩盤頂拱沈陷及側壁收歛 λ

d

與 m 關係圖,並捨棄部份計 測點延時過長、計測資料尚未收歛及時間效應之因素,求得 λ

d

與 m 之關係式。

(8)依岩盤分類分別求得各類岩盤之計測資料 m

(avg)

平均值,並配 合步驟(7) λ

d

與 m 之關係式,分別求出各類岩盤之 λ

*d

(隧 道計測斷面之修正釋放圍束比)及 α

0*

(隧道前進開挖面之前 期收歛比)。

4.5 縱剖面變形曲線之回歸分析成果

4.5.1 頂拱沈陷部份

(一)第Ⅱ類岩盤部份

(6)

第Ⅱ類岩盤頂拱沈陷計測記錄中,測點回歸統計結果(如表 4-3 及圖 4-9 所示)。但由於第Ⅱ類岩盤頂拱沈陷均由新永春隧道量測 所得計測資料,惟資料顯示因新永春隧道因巨大湧水問題與開挖側 導坑影響,使頂拱沈陷資料分散。

(二)第Ⅲ類岩盤部份(如表 4-4 及圖 4-10~12 所示)

(1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

= 4.38,假設計測儀器安 裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

與參 數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.5413e

-0.1886m

;則 λ

*d

=0.237 及隧道前進 開挖面之前期收歛比 α

0*

= 0.127。

(2)而約在距離隧道開挖面 5D 處,隧道徑向位移量約達有支撐最 大徑向位移量 80%。

(三)第Ⅳ類岩盤部份(如表 4-5 及圖 4-13~15 所示)

(1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

= 3.878,假設計測儀器 安裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

與 參數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.694e

-0.2487m

;則 λ

*d

=0.265 及隧道前進 開挖面之前期收歛比 α

0*

= 0.143。

(2)而約在距離隧道開挖面 4D 處,隧道徑向位移量約達有支撐最 大徑向位移量 80%。

(四)第Ⅴ類岩盤部份(如表 4-6 及圖 4-16~18 所示)

(1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

=2.67,假設計測儀器安 裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

與參 數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.5996e

-0.2011m

;則 λ

*d

=0.352 及隧道前進開 挖面之前期收歛比 α

0*

= 0.195。

(2)而約在距離隧道開挖面 3D 處,隧道徑向位移量約達有支撐最

(7)

大徑向位移量 80%。

(五)整體岩盤部份(附錄表 A-1 及圖 4-19~21 所示)

(1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

=4.15,假設計測儀器 安裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

與 參數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.5045e

-0.1506m

;則 λ

*d

=0.270 及隧道前進 開挖面之前期收歛比 α

*0

= 0.195。

(2)而約在距離隧道開挖面 4.5D 處,隧道徑向位移量約達有支撐 最大徑向位移量 80%。

4.5.2 側壁收歛部份

(一)第Ⅱ類岩盤部份

Ⅱ類岩盤側壁收歛計測記錄中,統計及計算結果(附錄表 A-2 及附錄圖 A-1 所示)。由於第Ⅱ類岩盤資料過少及測點計測時間 延時過久等相關因素,致使側壁收歛資料分散,無法統計回歸。

(二)第Ⅲ類岩盤部份(附錄 A-3 及附錄圖 A-2~3 所示)

(1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

=4.49,假設計測儀器 安裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

與 參數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.4724e

-0.1134m

;則 λ

*d

=0.284、隧道前進 開挖面之前期收歛比 α

0*

= 0.140。

(2)而約在距離隧道開挖面 5D 處,隧道徑向位移量約達有支撐最 大徑向位移量 80%。

(三)第Ⅳ類岩盤部份(附錄表 A-4 及附錄 A-4~6 所示)

(1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

=4.37,假設計測儀器

安裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

參數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.5481e

-0.1997m

;則 λ

*d

= 0.240、隧道前

(8)

進開挖面之前期收歛比 α

0*

= 0.128。

(2)而約在距離隧道開挖面 4.5D 處,隧道徑向位移量約達有支撐 最大徑向位移量 80%。

(四)第Ⅴ類岩盤部份(附錄表 A-5 及附錄圖 A-7~9 所示)

(1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

=2.58,假設計測儀器 安裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

與 參數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.650e

-0.2694m

;則 λ

*d

=0.34、隧道前進開 挖面之前期收歛比 α

0*

= 0.186。

(2)而約在距離隧道開挖面 4.5D 處,隧道徑向位移量約達有支撐 最大徑向位移量 80%。

(六)崩積岩及假隧道部份(附錄表 A-6 及附錄圖 A-10~12 所示) (1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

=1.56,假設計測儀器

安裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

與 參數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.7281e

-0.1284m

;則 λ

*d

=0.485、隧道前進 開挖面之前期收歛比 α

0*

= 0.225。

(2)而約在距離隧道開挖面 2.5D 處,隧道徑向位移量約達有支撐 最大徑向位移量 80%。

(六)整體岩盤部份(附錄表 A-7 及圖 A-13~16 所示)

(1) Panet 隧道縱剖面變形曲線參數 m

(avg)

=3.83,假設計測儀器 安裝於距離開挖面為 3m 時,可得岩體修正釋放圍束比 λ

*d

與 參數 m

(av)

關係式 λ

*d

= 0.4995e

-0.1434m

;則 λ

*d

=0.290、隧道前進 開挖面之前期收歛比 α

0*

= 0.195。

(2)而約在距離隧道開挖面 4D 處,隧道徑向位移量約達有支撐最

(9)

大徑向位移量 80%。

4.6 小結

(1)交通部鐵路改建工程局東部工程處鐵路單軌隧道群之隧道縱剖 面變形曲線在隧道頂拱沈陷 m

(avg)

為 2~5、 λ

*d

=0.24 ~ 0.35 及 α

0*

為 0.12∼0.2 及側壁收歛 m

(avg)

為 1.5~4.5、 λ

*d

= 0.2∼0.4 及 α

0*

0.12~0.23(如表 4-8)。

(2)東部工程處鐵路單軌隧道群之岩體計測斷面修正釋放圍束比 λ

*d

其位於解析解值(Lee 為 0.33、Hoek 為 0.3 及 Panet 為 0.25)

附近,且與岩體分類呈良好關係(圖 4-19、20 所示)。

(3)東部工程處鐵路單軌隧道群之計測資料所回歸結果顯示,隨著 岩體分類(第Ⅲ、Ⅳ及Ⅴ類岩盤)之優劣得知,隧道縱剖面變 形曲線參數 m 值為大至小;其次,另計測斷面修正釋放圍束比

*

λ

d

值及隧道前進開挖面之前期收歛比 α

0*

值,則為小至大之趨 勢。

(4)利用鐵路單軌隧道群已回歸得岩體計測斷面修正釋放圍束比 λ

*d

值及隧道前進開挖面之前期收歛比 α

0*

值,則可推估鐵路單軌隧

道於不同岩盤中之計測斷面及開挖面上之位移量。

(10)

表4-1、新南澳隧道測點 NP15 計測資料統計表 編號:NP15 岩性:角閃岩片麻岩混合 岩體分類:第Ⅲ類 覆土高度:440.2M RMR:59

安裝時間:88.02.26 安裝里程:13K+495 延時天數:1 日 δmax(v):-7.1mm δmax(H1):-14.7mm

時間(天) 至上半開挖距離 至下半開挖距離 Lp H1 線

日期 累計

天數 里程 距離 里程 距離 δv Σδv δh Σδh

88.02.27 0 13K+498 3.0 13K+498 3.0 0 0 0 88.02.28 1 13K+501 6.0 13K+501 6.0 -0.5 -0.5 -2.2 -2.2 88.03.01 2 13K+502.5 7.5 13K+502.5 7.5 -2.1 -2.6 -2.4 -4.6 88.03.02 3 13K+507 12.0 13K+507 12.0 -0.6 -3.2 -1.8 -6.4 88.03.03 4 13K+509.5 14.5 13K+509.5 14.5 -0.2 -3.4 -1.2 -7.6 88.03.04 5 13K+511.5 16.5 13K+511.5 16.5 -0.7 -4.1 -1.6 -9.2 88.03.05 6 13K+515.5 20.5 13K+515.5 20.5 -0.5 -4.6 -2.7 -11.9 88.03.10 11 13K+533.5 38.5 13K+533.5 38.5 -1.1 -5.7 -0.8 -12.7 88.03.15 16 13K+551 56.0 13K+551 56.0 -0.8 -6.5 -0.9 -13.6 88.03.25 26 13K+583.5 88.5 13K+583.5 88.5 -0.4 -6.9 -0.6 -14.2 88.03.30 31 13K+597 102.0 13K+597 102.0 -0.2 -7.1 -0.5 -14.7 88.04.10 42 13K+629 134.0 13K+629 134.0 0 -7.1 0 -14.7 88.04.20 52 13K+670.5 175.5 13K+670.5 175.5 0 -7.1 0 -14.7 88.04.30 62 13K+716.5 221.5 13K+716.5 221.5 0 -7.1 0 -14.7 88.05.15 77 13K+796 301.0 13K+796 301.0 0 -7.1 0 -14.7 88.05.30 92 13K+855 360.0 13K+855 360.0 0 -7.1 0 -14.7

(11)

表4-2、新南澳隧道測點 NP15 計測資料回歸統計表 編號:NP15

時間(天) 相對開挖距離 Lp H1 線

Panet 之 λd值 Pane 之 λd

日期 累計

天數 Z Z/D ΣδLp ΣδLp/δmax

α0=0 m= 4.15 Σδh Σδh/δmax

α0=0 m= 3.42

88.02.27 0 0 0 0 0 0 0

88.02.28 1 3.0 0.5 -0.5 0.07042254 0.204 -2.2 0.14966 0.239 88.03.01 2 4.5 0.75 -2.6 0.36619718 0.283 -4.6 0.312925 0.327 88.03.02 3 9.0 1.5 -3.2 0.45070423 0.461 -6.4 0.435374 0.517 88.03.03 4 11.5 1.92 -3.4 0.47887324 0.532 -7.6 0.517007 0.589 88.03.04 5 13.5 2.25 -4.1 0.57746479 0.580 -9.2 0.62585 0.636 88.03.05 6 17.5 2.92 -4.6 0.64788732 0.655 -11.9 0.809524 0.708 88.03.10 11 35.5 5.92 -5.7 0.8028169 0.830 -12.7 0.863946 0.866 88.03.15 16 53.0 8.83 -6.5 0.91549296 0.898 -13.6 0.92517 0.922 88.03.25 26 85.5 14.3 -6.9 0.97183099 0.949 -14.2 0.965986 0.962

88.03.30 31 99. 16.5 -7.1 1 0.960 -14.7 1 0.970

88.04.10 42 131. 21.8 -7.1 1 0.974 -14.7 1 0.982

88.04.20 52 172. 28.8 -7.1 1 0.984 -14.7 1 0.989

88.04.30 62 218. 36.4 -7.1 1 0.990 -14.7 1 0.993

(12)

表4-3、北迴線東部鐵路隧道第Ⅱ類岩盤頂拱測點資料回歸統計表

Panet

α0+(1-α0)*(1-(m/(m+Z/D)) 2) 編號 安裝

里程

覆土 高度

(M)

δmax(Lp)

(mm)

α0 m λd(d=3)

YSS9 N9+353 119.09 -4 0.1417746 11.741508 0.2104506 YSS10 N9+286 149.37 -4 0 7.827344 0.1164811 YSS11 N9+141 117.87 -4 0 30.97435 0.0315195 YSS12 N9+074 111.87 -4 0.3763083 41.372993 0.3911142 YSS13 N9+005 95.78 -3 0 5.3128595 0.1646336 YSS14 N8+915 108.99 -3 0 1.1202567 0.5219565 YSS15 N8+875 103.69 -3 0.2018107 17.839109 0.2447413 YSS16 N8+792 93.37 -5 0.1941616 8.6640511 0.2796974 YSS19 N8+609 175.63 -10 0 22.821444 0.0424193

(13)

表4-4、北迴線東部鐵路隧道第Ⅲ類岩盤頂拱測點資料回歸統計表

Panet

α0+(1-α0)*(1-(m/(m+Z/D)) 2)

編號 安裝

里程

覆土 高度

(M)

δmax(Lp)

(mm)

α0 m λd(d=3)

YNS19 N6+247 300.66 -22 0 27.918503 0.0348788 YNS20 N6+297 305.14 -21 0 19.682697 0.0489337 YNS21 N6+355 283 -21 0 8.4600214 0.1084929 YSS5 N9+576 49 -11 0.1484775 3.6330469 0.3420431 YSS6 N9+520 57.38 -10 0.112441 2.163053 0.4144393 YSS7 N9+498 64.68 -4 0.146028 3.903136 0.3289625 YSS8 N9+437 94.34 -4 0.0885909 6.1638746 0.2202286 YSS17 N8+729 113.29 -10 0.218368 9.4612842 0.2948657

NP11 13K+050 523.2 -7.32 0.0578211 5.3722755 0.2114358 NP12 13K+150 593 -13.97 0 6.2560458 0.1425384 NP13 13K+295 563 -9.1 0.3823923 8.0456285 0.4525497 NP15 13K+495 433.2 -7.1 0 4.1496215 0.2035074 SP15 15K+450 301 -8.1 0.1704321 3.9454066 0.3465498 SP16 15K+350 226 -16.3 0 2.4769881 0.3077011 SP17 15K+250 201 -2.2 0.3639061 5.7506719 0.4616001 SP18 15K+150 232 -7.7 0 4.8283129 0.178871 SP19 15K+050 230 -10.2 0 2.6559403 0.2917623 SP20 14K+950 253 -7.9 0 3.6541333 0.2262371 SP21 14K+850 263 -7.8 0 4.5131999 0.189526 SP22 14K+750 312 -6.8 0.0295618 3.5811 0.2527838

(14)

表4-5、北迴線東部鐵路隧道第Ⅳ類岩盤頂拱測點資料回歸統計表

Panet

α0+(1-α0)*(1-(m/(m+Z/D)) 2)

編號 安裝

里程

覆土 高度

(M)

δmax(Lp)

(mm)

α0 m λd(d=3)

YNS3 N5+540 58.26 -12 0 1.6558919 0.4100571 YNS4 N5+583 59.26 -7 0.4315015 1.2865976 0.705177 YNS5 N5+602 57.4 -6 0 0.6011285 0.7019709 YNS15 N6+018.5 246.94 -13 0.0304943 6.7926259 0.1588801 YNS18 N6+186 276.7 -7 0.2575843 3.9251006 0.4158795

YSS3 N9+719 42.04 -15 0 1.7985657 0.3877359 YSS4 N9+662 44.62 -23 0.6938547 11.478663 0.7188788 YSS18 N8+672 146.81 -6 0.4547584 24.035471 0.4767545 YSS20 N8+565 188.92 -8 0 3.7851908 0.2197474 YSS21 N8+455 234.49 -10 0 5.4676547 0.1605501 YSS22 N8+374 235.88 -6 0 5.0822354 0.1711169 YSS23 N8+309 258.91 -12 0.1611254 3.7817056 0.3456066

NP10 12K+700 323.2 -6.8 0 1.4521457 0.4466551 NP14 13K+395 487 -9.32 0.3004077 9.8772802 0.3661993 NP16 13K+595 423 -10.28 0.089798 3.3976512 0.3083451 NP17 13K+695 414 -12.43 0.1770893 2.495506 0.4288771 NP18 13K+795 427 -17 0 6.2045794 0.1435902 NP21 13K+950 477 -13.6 0 3.7285202 0.2225075 NP23 14K+050 437 -9.7 0 5.3414464 0.1638639 NP24 14K+100 413 -8.9 0.0888886 4.2744923 0.2697254 SP07 16K+336 145.28 -3.8 0.0882455 22.148056 0.1280586 SP14 15K+550 301 -5.4 0 4.2461758 0.1995978 SP26 14K+480 413 -4.8 0 4.3918781 0.1939735 SP27 14K+430 419 -6.8 0.2830617 11.481784 0.3416489 SP28 14K+380 419 -16.3 0 2.3115244 0.3240521 SP29 14K+320 411 -5.8 0 7.630702 0.1192089 SP30 14K+250 403 -16.3 0 3.8678558 0.2158413 SP31 14K+200 403 -6.8 0.028412 5.6010423 0.181136

(15)

表4-6、北迴線東部鐵路隧道第Ⅴ類岩盤測頂拱點資料回歸統計表 Panet

α0+(1-α0)*(1-(m/(m+Z/D)) 2)

編號 安裝

里程

覆土 高度

(M)

δmax(Lp)

(mm)

α0 m λd(d=3)

YNS1 N5+442.2 0.02 -14 0.0392998 1.0166049 0.5683345 YNS2 N5+493 41.37 -11 0.2066456 46.440586 0.2234568 YNS8 N5+692 77.87 -15 0 3.2530019 0.248704 YNS9 N5+710 82.6 -10 0 1.8392357 0.3818031 YNS10 N5+753 92.82 -20 0 1.2927803 0.4800096 YNS11 N5+775 97.44 -14 0 7.3334913 0.1235829 YNS12 N5+847 131.33 -12 0.0561997 6.7257667 0.1822966 YNS13 N5+905 178.13 -4 0.105627 4.1243533 0.2885762 YNS14 N5+966.5 231.22 -22 0.3498552 7.460078 0.4289657 YNS16 N6+064 240.47 -10 0 2.3267059 0.3224806 YNS17 N6+117.5 238.49 -16 0 3.2814844 0.2469634 YNS22 N6+407 265.38 -39 0.5954913 8.6726561 0.6383888 YNS23 N6+435 269.54 -12 0.3515901 22.88081 0.3790261

NP20 13K+900 434 -24.5 0 1.3629465 0.4647498 SP25 14K+550 399 -6.3 0.1135416 8.2548933 0.2119031

表4-7、單軌隧道各類岩盤頂拱沈陷及側壁收歛回歸分析表 岩體參數

岩盤 m(avg) A B

λ

*d

α

0*

Ⅲ 4.38 0.541 0.189 0.237 0.127

Ⅳ 3.87 0.694 0.249 0.265 0.143

Ⅴ 2.67 0.600 0.201 0.352 0.195

頂拱沈陷

整體 4.15 0.505 0.151 0.270 0.146

Ⅲ 4.49 0.4724 0.1134 0.26 0.140

Ⅳ 4.37 0.5481 0.1997 0.24 0.127

Ⅴ 2.58 0.650 0.2694 0.34 0.186 崩積岩 1.56 0.7281 0.1284 0.4 0.225

側壁收歛

整體 3.83 0.4995 0.1434 0.29 0.157

註(1):

λ

*d

= A*e -B*m

註(2):

λ

*d

= 1-( α

0*

)

2

註(3):

α

0*

= 1- 1 − λ

*d

(16)

圖 4-1、測點 NP15 縱剖面變形曲線分析圖(近滕達敏)

圖 4-2、測點 NP15 縱剖面變形曲線分析圖(Lee)

UR

UR

UR

UR

(17)

圖 4-3、測點 NP15 縱剖面變形曲線分析圖(Panet)

圖 4-4、測點 NP15 縱剖面變形曲線分析圖(Hock)

UR

UR

UR

UR

(18)

計測岩釘

H L

P

d=3m Z

d 隧道開挖面

支撐結構 無支撐結構

計測安裝斷面

Lp:沈陷觀測釘、H:水平位移觀測、d:無支撐距離或計測岩釘與隧道開挖面之距離 圖4-5、隧道開挖計測斷面回歸分析示意圖

 

 

− +

− +

=

2 0

0 R

R

)

R / Z m ( m 1 ) α 1 ( U α

U Panet

*

λ

d

= A*e -B*m

*

α

0

= 1- 1 − λ

*d

*

α

0 *

λ

d

(19)

圖 4-6、測點 NP15 歷時收歛曲線圖

圖 4-7、測點 NP15 距離收歛曲線圖

(20)

圖 4-8、測點 NP15 縱剖面變形曲線分析圖

圖 4-9、第Ⅱ類岩盤頂拱沈陷λ與 m 關係圖

UR

UR

(21)

圖 4-10、第Ⅲ類岩盤頂拱沈陷λ與 m 關係圖

圖 4-11、第Ⅲ類岩盤頂拱沈陷λ與 m 關係圖

圖 4-12、隧道開挖縱剖面變形曲線之回歸分析圖(第Ⅲ類岩盤,頂拱) mavg =4.37

(Z/D =0.5 λ*d=0.237)

Panet 縱剖面曲線(mavg =4.37)

(22)

圖 4-13、第Ⅳ類岩盤頂拱沈陷λ與 m 關係圖

圖 4-14、第Ⅳ類岩盤側壁收歛λ與 m 關係圖

圖 4-15、隧道開挖縱剖面變形曲線之回歸分析圖(第Ⅳ類岩盤,頂拱) mavg =3.88

(Z/D =0.5 , λ*d=0.265)

Panet 縱剖面曲線(mavg =3.87)

(23)

圖 4-17、第Ⅴ類岩盤頂拱沈陷λ與 m 關係圖 圖 4-16、第Ⅴ類岩盤頂拱沈陷λ與 m 關係圖

圖 4-18、隧道開挖縱剖面變形曲線之回歸分析圖(第Ⅴ類岩盤,頂拱) mavg =2.67

(Z/D =0.5 , λd=0.352)

Panet 縱剖面曲線(mavg =2.67)

(24)

圖 4-19、整體測點頂拱沈陷λ與 m 關係圖

圖 4-20、整體測點頂拱沈陷λ與 m 關係圖

圖 4-21、隧道開挖縱剖面變形曲線之回歸分析圖(整體測點,頂拱) mavg =4.15

Panet 縱剖面曲線(mavg =4.15)

(25)

圖 4-23、單軌隧道各類岩盤側壁收歛回歸分析結果 圖 4-22、單軌隧道各類岩盤頂拱沈陷回歸分析結果

Ⅲ類

Ⅳ類

Ⅴ類 mavg =2.67

mavg =3.88

mavg =4.38

Ⅲ類

Ⅴ類 Ⅳ類 崩積岩

mavg =1.56

mavg =2.58

mavg =4.37

mavg =4.49

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