滲流引致渠床顆粒堆積之潰散過程分析

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：11

、訪客IP：3.147.54.6

姓名

黃子益(TZU-I Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

滲流引致渠床顆粒堆積之潰散過程分析

相關論文

★ 不均勻圓形橋墩之局部沖刷研究	★ 砂礫河床之跌水沖刷分析
★ 土石流潛勢判定模式及土石壩滲流破壞之研究	★ 港池污染擴散影響因子之探討
★ 不均勻橋墩及群樁基礎之局部沖刷研究	★ 邊牆射流及尾檻對砂質底床之沖刷研究
★ 砂粒受水平振動行為之研究	★ 土石流發生之水文特性探討
★ 不均勻橋墩與套環保護工法之局部沖刷研究	★ 護坦及尾檻下游之局部沖刷分析
★ 橋台束縮與局部沖刷之研究	★ 慢顆粒流之輸送帶實驗與影像分析
★ 均勻入滲時坡面地下水流之理論解析	★ 尾檻設置對下游之局部沖刷效應
★ 二維斜坡顆粒流之輸送帶實驗與分析	★ 斜坡土體滲流破壞引致土石流之探討

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本研究進行堆積體受滲流作用進而發展成顆粒流之渠槽實驗，利用高速攝影機所拍攝之影像進行影像分析，並給定堆積體上游有固定供水量情況下，堆積體內部因滲流作用產生的破壞行為及後續潰散為顆粒流的運動特性。在速度分析是利用PIV技術中Voronoï Patterns方法來分析顆粒流速度剖面，比較在不同的上游供水量及底床坡度的速度分布，並和Bagnold速度理論進行比較。本研究並以水壓計量測衝擊顆粒流撞擊垂直平板的壓力，並與前人經驗公式比對，討論實驗中可能導致壓力峰值誤差及不準確性。
顆粒流之波峰高度會隨著供水量及坡度不同而有所改變，顆粒流內部的含水程度亦會影響其速度。顆粒流運動速度在坡度15度較符合Bagnold Profile之條件，且底部有滑脫速度產生。實驗中利用水壓力計進行量測，無法準確地反應出其衝擊力大小，與於理論值相比，有低估情形，其原因可能為顆粒流的前鋒並非飽和狀態，且顆粒的撞擊力無法完全轉換為擋板上之水壓力。

摘要(英)

The mobilization process of a granular pile and the associated debris flow by the action of upstream runoff and seepage was experimentally investigated in an inclined flume. The critical condition and the failure process of the granular pile were analyzed by employing the PIV approach. The effect of runoff discharge, flume slope and permeability are explored. During the mobilization process, a partially unsaturated granular snout was formed, then became a bulge at the surge front just as stony debris flows in the field. The velocity profile in the unsaturated snout depicts a Bagnold’s rheology, but it deviates slightly from Bagnold’s profile due to presence of bottom slipping in the intermediate saturated zone. In addition, the evolution of solid fraction indicates that the critical failure condition is controlled by the seepage flow. The pore pressure sensors couldn’t accurately reflect the magnitude of impact force upon the vertical wall since the approaching granular flow is unsaturated and the particle impact can not be fully transformed into the dynamic pore pressure.

關鍵字(中)

★ 土石流
★ 顆粒流
★ 堆積體
★ 速度剖面
★ 衝擊力

關鍵字(英)

★ debris flows
★ granular flow
★ seepage failure
★ velocity profile
★ Bagnold
★ impact force

論文目次

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章緒論 1
1.1前言 1
1.2 研究目的 1
1.3研究方法 3
1.4論文架構 3
第二章文獻回顧 6
2.1 土石流特性相關研究 6
2.2 顆粒流理論 9
2.3顆粒流相關速度研究 10
2.4土石流壓力理論分析相關研究 12
2.5土石流撞擊力相關研究 16
第三章實驗設置 19
3-1實驗渠槽 19
3-2 顆粒特性 22
3-4 水壓力計 27
3-5 分析方法 28
3-5-1 壓力分析 28
3-5-2 影像分析 28
3-7 實驗步驟 30
第四章實驗結果與討論 32
4.1堆積體破壞型態與啟動機制 34
4.2 顆粒流特性 35
4.3各參數對顆粒流波峰高度影響 43
4.3.1坡度對波峰高度影響 44
4.3.2供水量對波峰高度影響 45
4.4顆粒流之速度剖面分析 47
4.4.1側視速度剖面分析 47
4.4.2坡度、流量與速度關係 51
4.4.3實驗值與理論值之速度剖面 53
4.5顆粒流撞擊情形 57
4.5.1水壓力計分析 57
第五章結論與建議 65
5.1結論 65
5.2建議 66
參考文獻 67

參考文獻

1. 高橋保、匡尚富 (1988)，「天然ダムの決壊による土石流の規模に関する研究」，京都大學防災研究所年報，第31 號，B-2，1988。
2. 詹錢登教授(2004)，「土石流概論」，科技圖書股份有限公司，台北。
3. 涂毅宏.(2011). 堆積顆粒受水流作用下形成土石流之渠槽實驗. 中央大學土木工程學系學位論文, 1-67，中壢.
4. Bagnold, R. A. (1954, August). “Experiments on a gravity-free dispersion of large solid spheres in a Newtonian fluid under shear”. In Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences (Vol. 225, No. 1160, pp. 49-63). The Royal Society.
5. Berzi, D., & Jenkins, J. T. (2009). “Steady inclined flows of granular-fluid mixtures. Journal of Fluid Mechanics”, 641, 359-387.
6. Cui, P., Zeng, C., & Lei, Y. (2015). “Experimental analysis on the impact force of viscous debris flow”. Earth Surface Processes and Landforms, 40(12), 1644-1655
7. Davies T.R.H. (1990)” Debris-flow Suges-Expermental Simulation” Jouranal of Hydrology(N.Z.),Vol.29,NO.1,1990.
8. Du Pont, S. C., Fischer, R., Gondret, P., Perrin, B., & Rabaud, M. (2005). “Instantaneous velocity profiles during granular avalanches”. Physical review letters, 94(4), 048003.
9. Egashira, S., Honda, N., & Itoh, T. (2001). “Experimental study on the entrainment of bed material into debris flow”. Physics and Chemistry of the Earth, Part C: Solar, Terrestrial & Planetary Science, 26(9), 645-650.
10. He, S., Liu, W., & Li, X. (2016). “Prediction of impact force of debris flows based on distribution and size of particles”. Environmental Earth Sciences, 75(4), 1-8.
11. Hübl, J., Suda, J., Proske, D., Kaitna, R., & Scheidl, C. (2009, September). “Debris flow impact estimation”.In Eleventh international symposium on water management and hydraulic Engineering (Vol. 1, pp. 137-148).
12. Ilstad, T., Elverhøi, A., Issler, D., & Marr, J. G. (2004). “Subaqueous debris flow behaviour and its dependence on the sand/clay ratio: a laboratory study using particle tracking”. Marine Geology, 213(1), 415-438.
13. Jiang, Y. J., & Towhata, I. (2013). Experimental study of dry granular flow and impact behavior against a rigid retaining wall. Rock mechanics and rock engineering, 46(4), 713-729.
14. Kim, Y., Nakagawa, H., Kawaike, K., & Zhang, H. (2013). “Study on Characteristic Analysis of Closed-type Sabo Dam with a Flap due to Dynamic Force of Debris Flow”. Annuals of the Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University, (56).
15. Kwan, J. S. H. (2012). Supplementary technical guidance on design of rigid debris-resisting barriers (No. 270). GEO Report.
16. Sarno, L., Carravetta, A., Martino, R., & Tai, Y. C. (2013). “Pressure coefficient in dam-break flows of dry granular matter”. Journal of Hydraulic Engineering,139(11), 1126-1133.
17. Scheidl, C., Chiari, M., Kaitna, R., Müllegger, M., Krawtschuk, A., Zimmermann, T., & Proske, D. (2013).” Analysing debris-flow impact models, based on a small scale modelling approach”. Surveys in Geophysics, 34(1), 121-140.

指導教授

周憲德(Hsien-Ter Chou)

審核日期

2016-7-22

推文