落石運動之模型試驗研究

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姓名

林景雰(Jing-Fin Lin ) 查詢紙本館藏

畢業系所

應用地質研究所

論文名稱

落石運動之模型試驗研究

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摘要(中)

台灣地區因具有特殊之地質構造，山崩、坍方等邊坡災害亦十分嚴重，『921集集大地震』造成之災害中屬於落石破壞模式者佔23％；故落石行為應列入國內各重大工程考量課題之一，本文以研究落石行為為主要課題。又回彈係數為落石行為的綜合表現，表示落石碰撞前後之能量衰減程度，以末速度除以初速度值，越接近1表示越接近彈性碰撞。本研究以室內落石試驗模型為主，求取合理之回彈係數 (en , et) 值，影響此值之因子包含了坡度 (a)、材料彈性係數 (E)、落石半徑 (r)、落石與坡面之入射角 (q)，以探討回彈係數值與各因子之相關關係式為主，並探討試驗之注意事項及適用性。最後將關係式輸入葛德治博士撰寫的ROCKPATH程式剛體版，比較實驗與數值分析之差異。室內落石試驗結論如下所述：1) 在本實驗尺寸下，當H/r?.36時，95%以上e值平均值之標準差小於0.05，故落距對於回彈係數值之影響不大；2) 對en值而言，材料強度越強，其值越大。入射角等於90度時，en值有最小值；3) 對et值而言，入射角與切向回彈係數值關係呈現二次之拋物曲線；4) 當入射角越小時，其切向回彈係數et值越接近0.9~1。5) 本實驗結果適用於單粒圓球狀落石、剛性平整坡面。數值分析結論如下：1) 剛體版之ROCKPATH程式較接近實際之落石行為。2) 以ROCKPATH程式模擬單一坡度之落石行為，輸入之回彈係數以二次回歸方程式較平均回彈係數值為佳。針對實驗之建議如下：1) 以室內模型試驗模擬落石之行為，其落距最好取大於50cm，即以50cm、100cm、150cm…為佳；2) 研究入射角與回彈係數之關係，應詳加記載落石材料之強度，以便建立不同材料之回彈係數圖、表，以便比較其結果。

關鍵字(中)

★ 回彈係數
★ 落石
★ 落石行為分析
★ 落石軌跡實驗

關鍵字(英)

★ in
★ rock-falling
★ rockfalls
★ simulation program

論文目次

第一章緒論
1.1前言
1.2研究動機及目的
1.3研究方法及範疇
1.4論文格式及內容
第二章文獻回顧
2.1落石之定義
2.2落石來源區之場址特性
2.3落石移動區之運動路徑
2.3.1落石運動軌跡相關因素
2.3.1.1移動區之岩坡幾何
2.3.1.2落石塊與岩坡之碰撞接觸特性
2.3.1.3落石塊幾何及材料特性
2.3.1.4落石塊之互制行為
2.3.2落石軌跡分析方法
2.3.2.1落石運動軌跡分析之實驗法沿革
2.3.2.2 落石運動軌跡分析方法
2.4落石威脅區之防護工法
第三章落石之室內模型試驗
3.1落石行為之基本力學原理
3.1.1 Wu (1985) 所提落石彈跳原理
3.1.2本研究之落石彈跳原理
3.2物理模型及材料介紹
3.2.1室內落石試驗之模型介紹
3.2.1.1模型大小之決定
3.2.2落石材料介紹
3.2.3影像處理工具介紹
3.3回彈係數之計算修正
3.3.1時間修正
3.3.2高度修正
3-4範例計算
第四章室內落石試驗之結果與討論
4.1落距對e值的影響
4.1.1本研究之結果
4.1.2與紀宗吉、陳宏宇之結果比較
4.2入射角度對回彈係數e值的影響
4.2.1本研究之結果
4.2.2與紀宗吉、陳宏宇之結果比較
4.2.3邵百輝、胡寶麟之結果比較
4.3討論
4.3.1回彈係數之評估方法
4.3.2落石試驗結果之適用性
4.3.3落石試驗之側壁碰撞問題之討論
第五章ROCKPATH程式之源起修正及驗證
5.1ROCKPATH程式之源起
5.2ROCKPATH 程式之簡介
5.2.1邊坡坡形和邊坡材料特性
5.2.2運動模式之數學推導
5.3ROCKPATH 程式所需之改良
5.3.1 ROCKPATH 程式之剛體版
5.3.2回彈參數值之函數係數輸入及碰撞時之求值
5.4說明範例
5.5驗證範例
5.5.1 ROCKPATH輸入範例
5.5.2 ROCKPATH結果與模型試驗之結果比較
第六章結論及建議
參考文獻

參考文獻

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指導教授

葛德治

審核日期

2001-7-2

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