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系統識別號 U0026-2807201113545600
論文名稱(中文) 剪力強度折減法應用於動態邊坡穩定性之研究
論文名稱(英文) Dynamic Stability Analysis of Slopes Using the Shear Strength Reduction Method
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 資源工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Resources Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 黃郁婷
研究生(英文) Yu-Ting Huang
學號 N46984066
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 109頁
口試委員 口試委員-王建力
指導教授-陳昭旭
口試委員-李德河
口試委員-柯建仲
口試委員-涂家輝
中文關鍵字 動態分析  剪力強度折減法  FLAC3D 
英文關鍵字 dynamic analysis  shear strength reduction method,  Flac3D 
學科別分類
中文摘要   邊坡破壞為台灣主要地質災害之一,對於邊坡穩定性問題,目前以極限平衡法為最常使用之分析方法,考慮材料強度為主要因素,以最可能發生破壞面所對應之安全係數來定義邊坡的穩定性,但未考慮材料之彈性變形,破壞時則發生完全剪力破壞。此方法對於動態邊坡的處理上,僅對尖峰加速度所產生之應力進行評估,無法完整模擬真實地震波的作用情形。而變形分析法雖然無法計算邊坡之安全係數,但可考慮材料應力及應變性質與複雜的材料彈塑性行為,對於動態邊坡的處理上,可完整模擬地震波施加過程中應力與應變之大小及分布,並分析最容易發生破壞及最需補強的地方。本研究利用變形分析法以上優勢,但為了補足無法求取安全係數之缺陷,因此採用剪力強度折減法配合變形分析法,求取邊坡安全係數與可能破壞的位置,並以本方法與極限平衡法之分析結果進行討論。
在邊坡範例驗證上,本研究針對不同坡度之邊坡,進行靜態與動態之分析。結果顯示,邊坡角度越大,安全係數將隨著坡角增大而下降;若遇相同規模之地震,則坡角越大其安全係數越小。在實際案例分析上,以兩個分別位於高雄縣甲仙鄉小林村與寶隆村之邊坡進行討論。由安全係數的變化可知,對於小林村邊坡之穩定性,莫拉克颱風的影響大於曾文越域引水隧道鑽炸工程影響。寶隆村邊坡於一般狀況和莫拉克颱風來襲時,皆處於穩定狀態;但若遇到六級以上地震或同時遇到莫拉克颱風及六級以上地震,此邊坡將有崩塌之虞。
英文摘要 Landslides are serious geological hazards in Taiwan. The limit equilibrium method (LEM) is usually used in the stability analysis of soil slopes, which are measured by the factor of safety (FS) of the failure surface, but this approach does not consider the material elastic deformation, and it only assesses the peak acceleration. In contrast, the factor of safety cannot be calculated by the deformation analysis method, but the stress-strain character of the soil mass and acceleration can be considered. Thus, this research combines the deformation analysis method with the shear strength reduction method to get the factor of safety and the critical slip surface of a slope. It also compares the results of this method with those from the limit equilibrium method.
In the numerical verify, the factor of safety increases when the angle of the slope decreases. If the slopes are hit by the same earthquake, the factor of safety decreases when the angle of the slope increases. Two cases from Kaohsiung country in Taiwan are used as the case analysis. In case one, the result shows that the effect of typhoon Morakot is more than the effect of the blast with regard to interbasin transfer. In case two, the slope is examined when it is hit by typoon Morakot, or by typhoon Morakot and an earthquake that is six on the Richter scale at the same time.
論文目次 摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 IX
符號表 XIV
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法 2
1.4 論文內容 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 邊坡穩定性影響因素 5
2.2 邊坡破壞形式 8
2.3 莫拉克颱風引致阿里山公路邊坡崩塌 11
2.3.1 小規模不連續面控制之岩坡破壞(災害點Ⅰ) 13
2.3.2 斷層帶附近之崩塌地(災害點Ⅱ) 13
2.3.3 大規模複合型邊坡破壞(災害點Ⅲ) 14
2.3.4 順向坡面大型滑動 (災害點Ⅳ) 16
2.4 邊坡穩定性分析方法 18
2.4.1 區域統計 18
2.4.2 個案模擬 18
2.5 地震加速度的影響及擬靜力地震係數之設計 21
2.5.1 垂直加速度的影響 21
2.5.2 擬靜力地震擬靜力地震係數之設計 22
2.5.3 尖峰加速度衰減公式 24
2.6 邊坡破壞判別方法 25
2.7 爆破之主振頻率 26
第三章 研究方法 27
3.1 邊界敏感度分析及邊界束制的選擇 28
3.2 剪力強度折減原理及材料參數的選擇 29
3.3邊坡破壞判別方法與安全係數的求取 31
3.4 FLAC3D程式簡介 32
3.4.1 FLAC3D使用特性 32
3.4.2 FLAC3D計算特性 33
3.4.3 FLAC3D的求解流程 33
3.4.4 FLAC3D的應用範圍 34
3.4.5 FLAC3D的不足之處 34
3.4.6 FLAC3D動態分析方法 35
3.4.6.1 FLAC3D非線性方法特點 35
3.4.6.2 FLAC3D動力載荷和邊界條件 35
3.4.6.3 力學阻尼 36
3.4.6.4 FLAC3D網格尺寸要求 38
3.4.6.5 FLAC3D輸入載荷的校正 38
3.4.6.6 FLAC3D動態求解流程 39
3.5 STEDwin程式簡介 41
3.5.1 STEDwin軟體運算方法 41
3.5.2 STEDwin分析邊坡穩定說明 43
第四章 邊坡範例驗證 45
4.1 邊界範圍敏感度分析 45
4.2 靜態邊坡範例驗證 47
4.2 動態邊坡範例驗證 56
4.2.1 本研究方法應用於動態邊坡 59
4.2.2極限平衡法應用於動態邊坡 63
第五章 案例分析 69
5.1 案例一:小林村邊坡 69
5.1.1 地理位置 69
5.1.2 地質概況 70
5.1.3 小林村現況 70
5.1.4 案例一分析結果與討論 75
5.1.4.1 狀況Ⅰ:一般未受擾動情況 76
5.1.4.2 狀況Ⅱ:受莫拉克颱風影響 78
5.1.4.3 狀況Ⅲ:受曾文越域引水隧道鑽炸工程震動影響 81
5.2 案例二:寶隆村邊坡 89
5.2.1 地理位置 89
5.2.2 地質概況 90
5.2.3 案例二分析結果與討論 91
5.2.3.1 狀況Ⅰ:一般未受擾動情況 92
5.2.3.2 狀況Ⅱ:受莫拉克颱風影響 94
5.2.3.3 狀況Ⅲ:受六級地震影響 97
5.2.3.4 狀況Ⅳ:同時受莫拉克颱風及六級地震影響 98
第六章 結論與建議 100
6.1 結論 100
6.1.1 邊坡範例驗證 100
6.1.2 案例分析 101
6.2 建議 102
參考文獻 103
自述 109

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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2012-08-15起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2013-08-15起公開。


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