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系統識別號 U0026-1608201420473400
論文名稱(中文) 降雨入滲與地震對邊坡穩定之影響研究
論文名稱(英文) Influences of Rainfall Infiltration and Earthquakes on the Slope Stability.
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 資源工程學系
系所名稱(英) Department of Resources Engineering
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 薛名琄
研究生(英文) Ming-Hsuan Hsueh
學號 n46014065
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 96頁
口試委員 指導教授-陳昭旭
口試委員-黃燦輝
口試委員-董家鈞
口試委員-王泰典
中文關鍵字 邊坡穩定  安全係數  數值分析  降雨  地震 
英文關鍵字 Slope stability  Safety factor  Numerical analysis  Rainfall  Earthquakes 
學科別分類
中文摘要 臺灣位於西太平洋颱風帶,近年來極端氣候變異的影響,造成颱風、豪雨的量級持續加大,集中性、長延時的降雨強度增強,伴隨嚴重的邊坡滑動,又因臺灣位處於菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊相互碰撞擠壓的交界帶,發生地震的次數頻繁。故所有天然災害的影響中臺灣主要受颱風豪雨與地震之威脅最為嚴重,兩者間所造成的複合型災害,以及交互影響的關聯性,可作為坡地環境潛勢災害的防治,以防止衍生二次災害。

本研究利用數值分析軟體Geo-Studio中二維有限元素SEEP/W,耦合至極限平衡法SLOPE/W的模組中,進行邊坡穩定分析,以降雨入滲至邊坡在未飽和帶之滲流分析結果,將壓力水頭帶入邊坡穩定軟體中,可計算得到降雨延時的最小安全係數,並分析在不同地震震度之穩定性,以邊坡安全係數FS達到1為破壞基準,來探討坡地滑動的機制。利用均向性之典型邊坡,以水力傳導特性佳的砂質土壤邊坡,分別改變邊坡影響因子,研究結果顯示,地形因子中,當坡高越高、坡度越陡時,邊坡越不穩定,尤其在坡度45°以上邊坡容易滑動;降雨使得土體基質吸力的改變,導致未飽和區土層之剪力強度減少,而後達到破壞,當降雨強度增強、累積雨量越多,安全係數下降速度顯著;地震震度超過四級,坡高超過10m且坡度超過五級(28.81°)時,邊坡破壞潛勢較高;而降雨與地震兩者間交互作用下,材料容易發生弱化,累積雨量越多土體重量越重,此時加上地震作用,對邊坡穩定之影響最大。

最後以宜蘭縣省道公路25K~26K崩塌地作為研究案例,研究結果指出,C區C1剖面主要因降雨與地震容易造成淺層破壞之情形,單位實質滑動量以降雨所造成的影響為主;降雨加上地震的崩塌量為最大。
英文摘要 This study used the numerical analysis software Geo-Studio to perform slope stability analysis. The results indicate that the sandy slope with excellent hydraulic conductivity was utilized to change the impact factors of a typical isotropic slope, such as topographic factors (slope, slope height), different rainfall types, different earthquake intensities, etc. The results indicate that, as far as the topographic factors are concerned, the higher and steeper the slope, the slope will be more unstable. Especially, if the slope is over 45°, the slope will slide easily. Rainfalls change the matric suction of soil and reduce the soil shear strength until the slope stability is destroyed. When the rainfall intensity increases, it will cause a significant drop in safety factor with the increased cumulative rainfall. In the event that the earthquake magnitude is greater than 4, and the slope exceeds 10m in height and grade 5 in gradient (28.81°), there will be higher slope susceptibility. Under the interaction of a rainfall and an earthquake, materials are prone to weaken. The higher the cumulative rainfall is, the heavier the soil weight is. The combination effect will cause the greatest impact on the slope stability if coupled with the earthquake action at the same time.
論文目次 摘要Ⅰ
AbstractⅡ
誌謝Ⅵ
目錄Ⅶ
表目錄XII
圖目錄XIV

第一章 緒論1
1.1前言1
1.2研究動機與目的3
1.3研究方法4
1.4論文內容5
第二章 文獻回顧7
2.1 邊坡滑動7
2.1.1 崩塌的定義7
2.1.2 崩塌的分類9
2.2影響邊坡穩定的因素15
2.3地震與降雨誘發崩塌的影響18
2.3.1地震引致崩塌的機制18
2.3.2降雨引發崩塌的機制21
2.4邊坡穩定性數值分析23
第三章 理論基礎與數值模擬程式 25
3.1程式簡介25
3.1.1滲流分析(SEEP/W)25
3.1.2邊坡穩定分析(SLOPE/W) 26
3.2滲流理論26
3.2.1土壤水分特徵曲線估計方程式28
3.2.1.1 Arya and paris(1981)預測函數法29
3.2.1.2 Aubertin et al(2003)預測函數法30
3.2.1.3 Fredlund and Xing(1994)預測函數法33
3.2.1.4 van Genuchten (1980)預測函數法34
3.2.2水力傳導函數估計方法35
3.2.2.1 Fredlund等(1994)預測函數法36
3.2.2.2 Green and Corey (1971)預測函數法37
3.2.2.3 van Genuchten (1980)預測函數法38
3.3邊坡穩定分析方法40
3.3.1極限平衡法42
3.3.2力平衡與力矩平衡的安全係數47
3.3.3切片底部的正向應力48
3.3.4未飽和土壤的安全係數49
3.3.5擬地震力分析對邊坡之穩定性50
第四章 數值分析方法之建立與結果討論52
4.1模型分析之建立52
4.2模擬之材料參數54
4.3影響邊坡穩定因子55
4.3.1地形因子 (坡度、坡高)55
4.3.2降雨雨型57
4.3.3地震58
4.4分析步驟59
4.4.1降雨入滲穩態及暫態分析59
4.4.2邊坡穩定分析60
4.5典型邊坡之分析結果61
4.5.1降雨對邊坡穩定之影響61
4.5.1.1地形因子(坡高、坡度)之影響61
4.5.1.2降雨強度對邊坡穩定之影響66
4.5.1.3降雨雨型對邊坡穩定之影響67
4.5.2地震對邊坡穩定之影響68
4.5.2.1地形因子(坡高、坡度)之影響68
4.5.2.2地震加速度對邊坡穩定之影響72
4.5.3降雨與地震對邊坡穩定之影響73
4.5.3.1地形因子(坡高、坡度)之影響73
4.5.3.2降雨雨型與地震影響分析75
4.6小結76
第五章 工程案例分析77
5.1區域地理位置、地形地勢與地質77
5.2邊坡穩定分析79
5.2.1分析剖面79
5.2.2分析地層之參數82
5.2.3設計雨型83
5.2.4地震加速度84
5.2.5邊坡穩定分析結果85
第六章 結論與建議89
6.1結論89
6.2建議90
參考文獻91
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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2014-10-01起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2015-08-25起公開。


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