探討逆向坡受重力變形 及降雨影響之破壞型態

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魏怡筠(Yi-Yun Wei) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

探討逆向坡受重力變形及降雨影響之破壞型態

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摘要(中)

台灣位處環太平洋地震帶，頻繁的造山運動使得台灣地形山多平原少，大大小小的地震以及所處的緯度在夏秋之際常有颱風肆虐，造成邊坡不穩定，常因此發生邊坡破壞，對人身安全及建設造成威脅。
胡家豪(2019)以離心機試驗及PFC數值模擬探討高傾角逆向坡的破壞機制，以不同的岩層厚度及解壓長度作為變因討論，當岩層厚度越薄、解壓長度越長，逆向坡越容易發生撓曲傾覆破壞。鄭皓文(2019)於高傾角逆向坡加入第二節理，探討第二組節理對不同的岩層厚度及解壓長度造成的影響，研究結果顯示當岩柱的細長比大時，其破壞行為會以撓曲傾覆破壞為主，只有在適當的長寬比才會發生塊體傾覆破壞。
本研究延續胡家豪(2019)，於高傾角逆向坡加入降雨之因素，進行物理試驗以及以參數弱化的方式使用PFC3D進行數值模擬，探討降雨對逆向坡破壞的影響。試驗結果顯示降雨會縮短高傾角逆向坡發生撓曲傾覆破壞的時間，但對於潛在破壞面的發展位置無太大影響，試驗結果中，坡面產狀並無觀察到和現地場址所見到的潛在破壞面上方的材料崩壞掉落。
對照物理試驗結果，使用PFC3D模擬和試驗相同的重力場及配置，利用兩階段參數弱化模擬試體受到降雨弱化，其結果與物理試驗相較顯示，潛在破壞面斜率較物理試驗結果較陡，而在1g重力場下潛在破壞面發展位置則和物理試驗相同。

摘要(英)

Taiwan locates in the Circum-Pacific Seismic Belt. Frequent seismic activities lead to Taiwan’s mountainous terrain and less plains. There are many typhoons that make landfall in Taiwan and these events result in heavy rainfall. Because of these reasons, the slope becomes unstable. The slope failure may be a threat to the residents near the hills and infrastructure.
In order to discuss the failure mechanism of anti-dip slopes due to the effect of gravity, Hu (2019) performed the centrifuge tests and applied PFC3D to simulate the physical models. The results indicate that with thinner rock layer thickness and longer unsupported rock layer lengths, the anti-dip slope could deform and topple more easily. Zheng (2019) did the centrifuge tests and numerical simulation using the same model as Hu (2019) but with a second orthogonal joint set to discuss the effect of second joint set in the anti-dip slopes. The results showed that when the slenderness ratio of the layer is large, the failure mode is flexural toppling. The block toppling could occur with a smaller slenderness ratio.
In this study, we designed the rainfall system in the centrifuge model to study the effect of rainfall to the anti-dip slopes. Meanwhile, PFC3D was also performed to investigate the equivalent effect of heavier rainfall to the anti-dip slopes. In order to simulate the deteriorating strength of rock layer subject to rainfall, we adopted two-step decreasing of the micro-parameters. The simulated results indicate that the rainfall could shorten the time to slope failure, however, the rainfall intensity doesn’t have much impact on the potential failure surface pattern.
Comparing with the results of the physical tests, the numerical simulation in high gravity cannot have good result. In high gravity field of the numerical model, the potential failure surface of the model is steeper than that of the physical test in high gravity field. The potential failure surface’s position in high gravity field is the same as the physical test in 1g gravity.

關鍵字(中)

★ 逆向坡
★ 傾覆破壞
★ PFC3D
★ 離心模型
★ 降雨

關鍵字(英)

★ Anti-dip slope
★ toppling failure
★ PFC3D
★ centrifuge test
★ rainfall

論文目次

摘要 i
Abstract iii
致謝 v
目錄 vi
圖目錄 x
表目錄 xvi
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究目的 3
1.4 論文架構 4
第二章文獻回顧 5
2.1 逆向坡之定義 5
2.2 岩體潛變特徵 5
2.3 傾覆破壞 7
2.4 傾覆破壞的種類 7
2.4.1 主要傾覆破壞 7
2.4.2 次要傾覆破壞 (Secondary Toppling) 8
2.5 傾覆破壞案例 10
2.6 地工離心機介紹 11
2.6.1 離心機設備 11
2.6.2 離心機原理 12
2.6.3 離心模型靜態相似律 13
2.7 PFC3D介紹 15
2.7.1 PFC3D運算原理 15
2.7.2 運動方程式 15
2.7.3 接觸模型 17
2.8 以分離元素法探討板岩邊坡變形機制 21
2.9 以離心模型試驗與數值模擬探討逆向坡破壞 24
2.9.1 離心模型試驗 26
2.9.2 數值模擬 31
第三章研究方法 33
3.1 物理模型試驗 33
3.1.1 物理模型之基本假設 33
3.1.2 試體之物理性質 33
3.1.3試體製作 35
3.1.4 離心試驗設備 37
3.1.5 離心試驗配置 44
3.1.6 1g試驗配置 47
3.2 數值模擬分析 48
3.2.1 數值模擬設定 48
3.2.2 數值模擬之參數 49
3.2.3潛在破壞面判斷 50
第四章試驗結果與分析 51
4.1 試驗規劃 51
4.2 降雨強度設計 52
4.3 試驗結果分析方法 54
4.4 物理試驗結果分析 56
4.4.1 試驗A-1：75度、解壓長度12公分、20g、降雨強度225 mm/hr(先重力變形再降雨) 56
4.4.2 試驗A-2：75度、解壓長度12公分、20g、降雨強度218 mm/hr (重力變形與降雨同時發生) 58
4.4.3 試驗B-1：75度、坡頂漸減、解壓長度7.5-12公分、20g、降雨強度235 mm/hr 60
4.4.4 試驗B-2：75度、坡頂漸減、解壓長度7.5-12公分、1g、降雨強度123 mm/hr 61
4.4.5 試驗B-3：75度、坡頂漸減、解壓長度7.5-12公分、1g、降雨強度248 mm/hr 64
4.5 試驗比較 66
4.5.1 試驗A-1與試驗A-2比較 (降雨時間不同) 66
4.5.2 試驗B-1與試驗B-3之比較 (重力場不同) 67
4.5.3 試驗B-2與試驗B-3之比較 (降雨強度不同) 68
4.6 降雨對逆向坡之影響 69
4.6.1 試驗A-1、試驗A-2與胡家豪(2019)試驗二之比較 69
4.6.2 試驗B-1與胡家豪(2019)試驗七之比較 71
4.7 各組試驗之比較 71
第五章數值模擬與試驗比較 73
5.1 數值模擬參數設定 73
5.2 降雨模型弱化 73
5.4數值模擬與離心試驗之比較 76
5.4.1 試驗A-2：75度、解壓長度12公分、20g、降雨強度218 mm/hr 76
5.4.2 試驗B-1：75度、坡頂漸減、解壓長度7.5-12公分、20g、降雨強度235 mm/hr 80
5.4.3 試驗B-2：75度、坡頂漸減、解壓長度7.5-12公分、1g、降雨強度123 mm/hr 84
5.4.4 試驗B-3：75度、坡頂漸減、解壓長度7.5-12公分、1g、降雨強度248 mm/hr 88
5.4.5 參數分析 91
第六章結論與建議 96
6.1 結論 96
6.2建議 97
參考文獻 98
附錄 Q&A 101

參考文獻

1. 民國98年颱風調查報告－第8號莫拉克颱風(Morakot)颱風(0908)，中央氣象局氣象預報中心，陳怡良。
2. 莊庭鳳，「以離散元素法探討板岩邊坡變形機制」，碩士論文，國立高雄大學土木與環境工程所，高雄(2014)。
3. 林建杰，「以物理模型探討逆向坡傾倒變形與崩壞之研究」，碩士論文，國立聯合大學土木與防災工程所，苗栗(2016)。
4. 趙柏諺，「以室內試驗與數值模型探討簡化高角度逆向坡之變形行為」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園 (2018)。
5. 胡家豪，「以離心模型試驗與數值模型探討高角度逆向坡的破壞行為」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園 (2019)。
6. 鄭皓文，「以數值模型與離心模型試驗探討含二組正交節理之逆向坡變形及破壞行為」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園 (2019)。
7. 張荐宇，「板岩葉理之非線性破壞準則及其邊坡穩定分析應用」，碩士論文，國立台灣大學土木工程學系，台北(2019)。
8. 陳明景，「Centrifuge Modeling on Failure Behaviours of Sandy Slope Caused by Gravity, Rainfall and Earthquake」，碩士論文，國立中央大學，桃園(2017)。
9. Duncan C. Wyllie, and Christopher W. Mah, Rock Slope Engineering, Spon Press, London and New York, pp. 200-216 (2004).
10. Giani, G. P. (1992). Rock slope stability analysis. CRC Press.
11. Taylor, R. E. (Ed.). (2018). Geotechnical centrifuge technology. CRC Press.
12. Madabhushi, G. (2014). Centrifuge modelling for civil engineers. CRC Press.
13. Ling, H., & Ling, H. I. (2012). Centrifuge model simulations of rainfall-induced slope instability. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, 138(9), 1151-1157.
14. Caicedo, B., Tristancho, J., & Thorel, L. (2015). Mathematical and physical modelling of rainfall in centrifuge. International Journal of Physical Modelling in Geotechnics, 15(3), 150-164.
15. Matziaris, V., Marshall, A. M., & Yu, H. S. (2015). Centrifuge model tests of rainfall-induced landslides. In Recent Advances in Modeling Landslides and Debris Flows (pp. 73-83). Springer, Cham.
16. Chigira, M. (1992). Long-term gravitational deformation of rocks by mass rock creep. Engineering Geology, 32(3), 157-184.
17. Chigira, M., Tsou, C. Y., Matsushi, Y., Hiraishi, N., & Matsuzawa, M. (2013). Topographic precursors and geological structures of deep-seated catastrophic landslides caused by Typhoon Talas. Geomorphology, 201, 479-493.
18. Aydan, Ö. (2016). Large rock slope failures induced by recent earthquakes. Rock Mechanics and Rock Engineering, 49(6), 2503-2524.
19. Tsou, C. Y., Chigira, M., Matsushi, Y., & Chen, S. C. (2015). Deep-seated gravitational deformation of mountain slopes caused by river incision in the Central Range, Taiwan: Spatial distribution and geological characteristics. Engineering Geology, 196, 126-138.
20. Lo, C. M. (2017). Evolution of deep-seated landslide at Putanpunas stream,
21. Itasca, C. G. (2014). User’s guide in PFC version 5.0 [M]. Itasca Conculting Group Inc., Minneapolis.
22. Potyondy, D.O. and P.A. Cundall, A bonded-particle model for rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2004. 41(8): p. 1329-1364.
23. Holt, R. M., Kjølaas, J., Larsen, I., Li, L., Pillitteri, A. G., & Sønstebø, E. F. (2005). Comparison between controlled laboratory experiments and discrete particle simulations of the mechanical behaviour of rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 42(7-8), 985-995.

指導教授

黃文昭(Wen-Chao Huang)

審核日期

2021-7-1

推文