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系統識別號 U0026-0108201916042200
論文名稱(中文) 半球型擋土牆排水器之排水效能分析
論文名稱(英文) A study on the efficacy of hemisphere type retaining wall drainage device
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 水利及海洋工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Hydraulics & Ocean Engineering (on the job class)
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生(中文) 李一君
研究生(英文) I-Chiun Lee
學號 N87061110
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 73頁
口試委員 指導教授-呂珍謀
口試委員-王裕民
口試委員-李明靜
口試委員-詹勳全
中文關鍵字 擋土牆  排水孔  孔徑  濾層 
英文關鍵字 retaining wall  drainage hole  hole diameter  filter layer 
學科別分類
中文摘要 擋土牆的排水孔,扮演著暴雨時,將擋土牆背後壤土中的下雨滲水順利快速排出的重要角色,也同時是協助擋土牆作好水土保持工作的最佳伙伴。惟一般常見擋土牆的排水孔,常因沒有設置適當的排水過濾設施或排水器,而造成排水孔排水不順或阻塞,失去了應有的排水防洪功能。肇使擋土牆不堪荷重而導致崩坍,讓可怕的土石流雪上加霜。本文利用實驗室測試半球型排水器與舊式片狀排水器,在有鋪設級配塊石及無鋪設級配塊石做為背填土濾層情況下獲得之排渾水量及排砂量,分別計算在不同滲流傾角θ,採取梅花型交錯排列的配置下,來分析排水孔應有之最大排渾水量及可能產出之最大排砂量(淘空現象)。試驗結果,舊式片狀排水器於周圍未鋪設級配塊石時,其排渾水量百分比達7.09%,而排出砂量百分比高達61.54%。而於周圍鋪設級配塊石時,其排渾水量百分比達51.75%,而排出砂量百分比達12.88%。排出砂量百分比均因其排渾水量百分比增多而遽增。而半球型排水器於周圍未鋪設級配塊石時,其排渾水量百分比達6.36%,排出砂量百分比僅達22.86%。於周圍鋪設級配塊石時,其排渾水量百分比達45.24%,排出砂量百分比更僅有2.81%。觀察出舊式片狀排水器的排出砂量百分比(12.88%),高於半球型排水器的排出砂量百分比(2.81%)達4.58倍之多。證明半球型排水器(球槽內有含塑膠濾石)其「排砂量」均相對較少,有著”不淘空”背填砂土之特性。是以提供長期以來一直欠缺標準規範,全憑設計單位(工程師)之經驗而策定的困擾作參考。避免造成擋土牆的鋼筋混凝土設計強度或排水濾層設計,過與不及的現象一再發生。
英文摘要 Quick draining of rainfall in backfill around behind retaining wall by retaining wall drainage holes is critical for the soil and water preservation conservation performance of retaining wall. However, retaining wall drainage hole is commonly clogged by lacking adequate drainage filter or drainage device. Clogged drainage leads to structural overload, even failure of retaining wall. The failure of retaining wall worsens landslide disaster. With laboratory experiment, this paper first examined the turbid water drainage and sediment drainage of hemisphere type drainage device and old sheet type drainage device under conditions with or without graded boulder in backfill around. Then, for various seepage dip angle, the theoretical maximum turbid water drainage and sediment drainage (hollowing) of drainage holes of plum blossom type (staggered) configuration are derived. The experiment results show that without graded boulder in backfill around, old sheet type drainage device has turbid water drainage ratio of 7.09% and sediment drainage ratio of 61.54%; with graded boulder in backfill around, old sheet type drainage device has turbid water drainage ratio of 51.75% and sediment drainage ratio of 12.88%. In both cases, sediment drainage ratio increases rapid seriously because of turbid water drainage ratio increase. Without graded boulder in backfill around, hemisphere type drainage device has turbid water drainage ratio of 6.36% and sediment drainage ratio of 22.86%; with graded boulder in backfill around, hemisphere type drainage device has turbid water drainage ratio of 45.24% and sediment drainage ratio of 2.81%. By experiment results, the 12.88% sediment drainage ratio of old sheet type drainage device is about 4.58 times of the 2.81% sediment drainage ratio of hemisphere type drainage device. Hence, it is verified that the hemisphere type drainage device (plastic filter stones in hemisphere) has less sediment drainage and will not hollow backfill behind retaining wall. Conclusion of this paper provided a reference to department of designing and planning and engineering, those who designed always depend on the designing by empirical, because of bother in lack of proper criterion. To avoid from the reinforce concrete over designed, or lack of filter layer of retaining wall happened repeatedly.
論文目次 目錄
中文摘要 I
Extended Abstract II
誌謝 X
目錄 XI
表目錄 XIII
圖目錄 XIV
第一章 緒論 1
1.1 緣由 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究方法 2
1.4 本文組織 2
第二章 理論分析 4
2.1 擋土牆背後未舖設級配塊石濾層時之背填土滲流排水分析 4
2.1.1擋土牆排水孔的設置方式 4
2.1.2 排水孔孔徑排流量大小之分析 11
2.2 排水器的效能分析 12
2.2.1 半球型擋土牆排水器之特性 14
第三章 試驗方法及步驟 16
3.1 測試方法 16
3.1.1 測試設備與儀器 16
3.1.2 測試程序驗證方法(相同測試條件) 22
第四章 成果分析及討論 27
4.1 成果分析 27
4.1.1 測試驗證結果 27
4.1.1.1 排水器未鋪設級配塊石方案 27
4.1.1.2 排水器入口周圍鋪設級配塊石方案 29
4.1.1.3 利用測試數據驗證結果 33
4.1.2 實驗室土壤粒徑分析比較 34
4.1.3 補充試驗資料 36
4.2討論 41
4.3半球型擋土牆排水器應用實例 42
第五章 結論與建議 45
5.1 結論 45
5.2 建議 46
參考文獻 47
(附錄一) 48
(附錄二) 54
(附錄三) 59

表目錄
表2-1 各型式市售擋土牆排水器效能分析表 15
表4-1 未於排水器周圍鋪設級配塊石時之測試比較 27
表4-2 於排水器周圍鋪設級配塊石時之方案測試比較 29
表4-3 實驗測得兩種排水器排渾水量Vw及排砂量Vs之百分比 33
表4-4 台灣地區土壤微細特徵簡介一覽表 35
表4-5 半球型排水器周圍未鋪設級配塊石(較小條孔寬度)排水能力試驗 36
表4-6 半球型排水器周圍未鋪設級配塊石(加大條孔寬度)排水能力試驗 36
表4-7 半球型排水器與他種舊式排水器周圍已鋪設級配塊石排水能力試驗 37
表4-8 A組與B組分別測試半球型排水器於周圍鋪設級配塊石之比較分析表 39
表4-9 A組與B組分別測試半球型排水器未於周圍鋪設級配塊石之比較分析表 40
表4-10 半球型擋土牆(內含塑料濾石)排水器工程應用(代表性)實績表 42



圖目錄
圖2.1 高度5M擋土牆排水孔配置示意圖(水平及垂直間隔均為2M) 5
圖2-2 擋土牆背填土區雨水入滲(滲流傾角θ=30°)剖面分析圖(1+2+2側) 6
圖2-3 擋土牆背填土區雨水入滲(滲流傾角θ=30°)剖面分析圖(2+2側) 7
圖2-4 擋土牆背填土區雨水入滲(滲流傾角θ=15゙)剖面分析圖(1+2+2側) 8
圖2-5 擋土牆背填土區雨水入滲(滲流傾角θ=15°)剖面分析圖(2+2側) 9
圖2-6 擋土牆最底層未排置排水孔端(2+2側)的滲流分析圖(滲流傾角θ=30°時) 10
圖2-7 各類舊式排水器 13
圖2-8 半球型擋土牆排水器特性 14
圖2-9半球型擋土牆排水器 15
圖3-1 制式量筒(1公升) 16
圖3-2 掛吊式電子秤 17
圖3-3 測試箱體與承接桶 17
圖3-4 試驗土樣粒徑分佈曲線 18
圖3-5 現場土樣 19
圖3-6 半球型排水器架設(球體內含塑膠濾石) 19
圖3-11 填土分層注水至飽和狀浸置24小時 23
圖3-12 未鋪設級配塊石方案設備配置完成準備測試 23
圖3-13 鋪設級配塊石方案排水器周圍鋪設級配塊石 24
圖3-14 鋪設級配塊石方案配置完成準備測試 25
圖3-15 半球型與片狀擋土牆排水器試驗流程圖 26
圖4-1 未鋪設級配塊石方案半球型排水器(球體內含塑膠濾石)阻塞情形 28
圖4-2 未鋪設級配塊石方案片狀排水器阻塞情形 28
圖4-3 鋪設級配塊石方案半球型排水器 30
圖4-4 鋪設級配塊石方案片狀排水器(周圍級配塊石)阻塞情形 30
圖4-5 排水器兩種測試方案比較 32
圖4-6(a) 半球型擋土牆(內含塑料濾石)排水器現場施作情形 43
圖4-6(b) 半球型擋土牆(內含塑料濾石)排水器現場施作情形 43
圖4-6(c) 半球型擋土牆(內含塑料濾石)排水器現場施作情形 44
圖4-6(d) 半球型擋土牆(內含塑料濾石)排水器現場施作情形 44

參考文獻 1. Hu Z, Yang ZX, Wilkinson SP (2017) Active earth pressure acting on retaining wall considering anisotropic seepageeffect. Journal of Mountain Science 14(6). DOI: 10.1007/s11629-016-4014-3
2. 95年度台灣大學土壤博物館解說員訓練課程土壤微細特徵簡介。
3. 王如意,易任教授「應用水文學 」上冊,民國68年,第七章入滲,第226~228頁。
4. 中華民國大地工程技師公會「擋土牆鑑定手冊 」,民國103年4月,第四章安全分析評估 第4-19頁。
5. 附錄一(共6頁):正修科大2011/09/19送測資料。
6. 附錄二(共5頁):正修科大2011/12/20送測資料。
7. 附錄三(共15頁):正修科大2007/11/30送測資料。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2019-08-14起公開。
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