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系統識別號 U0026-2307201915110600
論文名稱(中文) 以地層模擬結果進行三維度邊坡穩定分析之研究
論文名稱(英文) The 3D Slope Stability Analysis by Using Stratigraphic Simulation Results
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 107
學期 2
出版年 108
研究生(中文) 陳欣郁
研究生(英文) Hsin-Yu Chen
學號 N46064094
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 106頁
口試委員 指導教授-陳昭旭
口試委員-李德河
口試委員-廖志中
口試委員-王承德
口試委員-潘爾年
中文關鍵字 三維邊坡穩定分析  剪力強度折減法  GMS  FLAC3D 
英文關鍵字 GMS  FLAC3D  3-D slope stability analysis 
學科別分類
中文摘要 一般邊坡穩定性研究可以分為二維度和三維度,相比二維邊坡穩定分析,三維邊坡模擬結果更為合理且直觀,並容易將研究結果針對現場給予相關建議,然而其地質分層資料較難取得,許多相關研究會將邊坡模型簡化如:(1)假設邊坡地層均為單一材料;(2)假設一較簡單之地層層面;(3)參考現場調查所推估出之二維剖面圖來決定出三維地層層面。而地層分層狀況是否精確直接影響了數值模型與現場狀況的關聯性,因此在三維邊坡穩定模擬中,輸入較為貼近現場之層面資料為一重要問題。
本研究整合GMS與FLAC3D兩套數值軟體,並建立一套三維邊坡穩定之分析流程,首先利用GMS軟體藉由現場鑽探資料模擬出邊坡地層分層狀況,使模型更為貼近現場狀況,並透過MATLAB程式將相關地層資料輸出並改寫為FLAC3D所需之格式,同時以FLAC3D內建之FISH語言撰寫數據接收程式,將MATLAB轉換完成資料讀取進FLAC3D中以進行後續邊坡穩定分析,並針對FLAC3D之結果呈現方式進行改進,包括安全係數分佈圖、滑動潛勢區域與滑動量體,用以凸顯三維邊坡模擬之優勢。本研究另以台南市道174線南勢坑地滑區作為案例邊坡,探討不同地下水位面之邊坡穩定性。
本研究建立之三維邊坡穩定分析流程能使數值分析模型更為貼近現場實際情形,以利分析結果更為精確。期望未來此三維邊坡穩定分析流程可供災害治、預警所參考。
英文摘要 In this research, we intend to use computer software GMS (Groundwater Modeling System) to construct a three-dimensional mesh for the study area (Nan-Shih-Keng landslide area, Tainan) by the topography data of this area at first. Then we conduct a three-dimensional geometry analysis by borehole data and to model a three-dimensional geological distribution. Next, we conduct mudflow of ground water by using annual water level well data. Secondly, we will write a program via MATLAB, the most significant work, to compiles the GMS analysis results into another software FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions). Finally, we conduct a simulation of slope stability. The research will simulate the change of stratum shear stress and plastic zone on research region to predict the collapse potential range based on shear resistance through a series of analyzes. And the security alert range will be put forward through the shear strength reduction assessment on this project work.
論文目次 摘 要 i
SUMMARY ii
目 錄 ix
表目錄 xiii
圖目錄 xiv
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究架構與流程 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 邊坡穩定影響因素 5
2.1.1 誘發邊坡破壞之因素 5
2.1.2 降雨對邊坡穩定之影響 6
2.1.3 地震對邊坡穩定之影響 7
2.2 邊坡穩定分析方法 8
2.2.1 極限平衡法(Limit Equilibrium Method) 8
2.2.2 變形性分析法(Deformation Analysis Method) 13
2.2.3 剪力強度折減法 16
2.3 三維邊坡穩定分析之相關研究 17
2.4 市道174線南勢坑地滑區相關文獻 19
第三章 研究方法 21
3.1 GMS之基本介紹 22
3.1.1 TIN 模組 23
3.1.2 Borehole 模組 24
3.2 FLAC3D基本介紹 27
3.2.1 FLAC3D之基本方程式 27
3.2.2 FLAC3D之數值方法 29
3.2.3 FLAC3D運算過程 30
3.2.4 FLAC3D之收斂標準 32
3.2.5 FLAC3D之本構模型 32
3.3 數據轉換程式與FISH語言 34
3.3.1 GMS輸出檔簡介 35
3.3.2 FLAC3D三維網格建構 36
3.3.3 FLAC3D二維平面建構 40
3.4 本研究模擬流程 41
第四章 案例分析 45
4.1 研究區域 45
4.1.1 地質條件 46
4.1.2 潛在滑動塊體 48
4.2 參數資料 50
4.2.1 現場監測數據 50
4.2.2 材料參數 54
4.3 數值模型之建立 55
4.3.1 GMS三維地層網格模型 56
4.3.2 MATLAB數據轉換 62
4.3.3 FLAC3D三維網格模型 65
4.4 邊坡穩定性分析結果 69
4.4.1 安全係數分佈圖 70
4.4.2 最大剪應變量與塑性區 74
4.4.3 滑動潛勢區域 81
4.4.4 道路之監控記錄點 84
4.5 模擬結果討論 89
4.5.1 地層模擬之比較 89
4.5.2 滑動深度比較 91
4.5.3 現場地表位移量之比較 94
4.5.4 現場狀況之比較 96
第五章 結論與建議 100
5.1 結論 100
5.2 建議 101
參考文獻 102
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