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以數值方法分析地盤冰凍工法輔助電纜洞道施工

為了解決tx27內襯的問題，作者張致源 這樣論述：

本論文介紹以地盤冰凍工法進行輔助台灣電力公司 345 kV高壓電纜洞道之設計及施工，並採用有限元素軟體 PLAXIS 2D進行地溫溫度場分析，配合現地所測得之地溫監測數據進行分析討論。論文首先介紹地盤冰凍工法之基本原理、常用的施工方法、工法適用性與土壤熱力學參數。國內外地盤冰凍工法施工案例，及以數值方法模擬凍土行為。依據大安松湖線電纜洞道工程，2號直井與潛盾洞道間連通道之地盤冰凍工法輔助施工案例及數值分析結果，本研究獲得以下結論。以PLAXIS 2D軟體進行數值分析之結果顯示，冷凍管內側凍土壁厚度較冷凍管外側凍土壁厚度為厚。其原因為水平凍土管列交圈後，凍土壁阻隔外側常溫土壤傳入之熱能，故內側

凍土壁厚度順利成長。冷凍管外側凍土承受外側常溫土壤熱能源源不絕的侵入，因此減緩冷凍管外側凍土壁之成長速率。在達成地溫管理值前，以PLAXIS軟體數值分析之地溫隨時間下降曲線與實測曲線符合良好。監測結果顯示，上輪進凍土開挖貫穿時，由於相對高溫空氣在連通道內流動，使得頂拱上方測溫元測得之地溫快速竄升。依據大安松湖線電纜洞道工程，Y9直井潛盾到達段地盤冰凍工法施工案例及數值分析結果，本研究獲得以下結論。數值分析結果顯示，受限於邊界條件 (冷凍管中心與潛盾機盾殼之距離為 0.44 m)，因此內側凍土壁厚度之極大值維持0.44 m。凍結第85天時外側凍土壁厚度計算值為0.82 m，與施工單位預期之凍土壁

外側設計厚度為0.84 m非常接近。測溫元TX-1-02地溫實測值於第18天快速達成地溫管理值 (-4 ºC)，地溫數值分析結果於第48天方才達成管理值。造成上述現象之原因，主要由於2維 PLAXIS數值分析僅考慮潛盾機外側之冷凍管及潛盾機內側之貼附式冷凍管，忽略設置於 Y9共同管溝連續壁內側貼附式冷凍管提供之極低溫冷凍液循環，因此數值分析達成地溫管理值所需之時間較實測值慢。凍結第85天後，地溫實測值與分析值符合良好。這是因為冷凍機提供之極低溫鹵水溫度固定為 -33 ºC，此固定溫度之鹵水所能攜出之土壤熱能有其限制。在地盤冰凍一段時間後，外側 +28 ºC土層提供源源不絕之熱量，熱能之攜出與供

應逐漸達成平衡，使實測地溫逐漸趨近於固定溫度約 -17 ºC。