過斷層地下管線變形行為之數值模擬與縮尺實驗

本研究將探討地下管線經地表斷層運動時所造成的行為反應，主要研究方法分為縮尺土壤剪力箱實驗及套裝有限元素軟體分析。由文獻上可知，地下管線和土壤互制行為是一個相當複雜的問題，精確可靠的數值模型建立需要利用地下管線實驗的數據來驗證。因此本研究的目的為進行縮小尺寸模型實驗來探討管線和土壤的互制行為及尺寸效應對於數值模型的影響。本研究所進行的縮尺實驗為十分之一康乃爾大學大型剪力箱實驗之尺寸，主要進行平移斷層之實驗，並利用ABAQUS商業套裝軟體建立數值分析模型，進行平移斷層對管線大變形之模擬。在有限元素模型中，直剪箱中的土壤跟地下管線將分別用六面體元素、殼元素來模擬，兩者之間設定接觸界面。此模型中地下管線埋於有限的範圍中，邊界條件與實際直剪箱的實驗較為符合。數值模型中可以模擬出由平移斷層所造成斷層兩側管線的局部挫曲，同樣此現象在縮尺實驗中也可被發現。未來，直剪箱實驗中所得到的結果可用來校正數值模型中的參數，並將藉由不同尺寸數值模型來探討縮尺實驗的尺寸效應對地下管線大變形所造成的影響。