極端降雨下堤防邊坡穩定可靠度探討-以荖濃溪沿岸堤防為例

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游弘文(HUNG-WEN YU) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

極端降雨下堤防邊坡穩定可靠度探討-以荖濃溪沿岸堤防為例

相關論文

★ 探討逆向坡受重力變形及降雨影響之破壞型態	★ 以離心模型試驗及個別元素法評估正斷層和逆斷層錯動地表及地下變形
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摘要(中)

本研究以水位高、淘刷深度、現地土壤摩擦角為變因，並排除如洪水溢頂、堤防內管湧等較不可能之破壞機制後，考慮堤防以邊坡滑動、擋土牆滑動與擋土牆傾倒三種可能發生的破壞機制，建立不同淘刷深度、堤內外水位高、現地摩擦角下之安全係數資料庫。利用這些資料，使用蒙地卡羅模擬(Monte Carlo simulation)隨機在設定的區間中生成各變因之數值，內插各組變因決定對應之安全係數，並對其結果進行統計分析。

對舊寮一號堤防而言，擋土牆滑動有最低的安全係數與最高破壞機率，然而邊坡滑動因為有較高的變異係數，故在可靠度分析中亦不可忽略其發生的可能性。相對而言，此一堤防不太可能發生擋土牆傾倒的破壞。對龜山堤防而言，其邊坡滑動反而有最高的可靠度指標而較不可能發生。另外兩種破壞模式中，因為擋土牆傾倒對水位差係數有較高的靈敏度，故在低水位差下，擋土牆較易發生滑動，反之則是傾倒較可能發生。

摘要(英)

Extreme weather has recently caused many disasters worldwide. In recent years, the condition about extreme rainfall by Typhoon has caused the loss of numerous human lives and properties in Taiwan. In fact, half of top ten record of rainfall has occurred in last ten years. In August 8, 2009, Taiwan suffered from serious floods during Typhoon Morakot. In this extreme rainfall event, Levees along the Laonong River basin between the confluences with Chokuo River and Ailiao River experienced catastrophic failure. Because the design of such levees does not consider the effects of extreme rainfall, failure had occurred with unexpected situations.

Our goal is to find the reliability index of the levee in this basin for assessing the stability of each levee. We considered the three possible major failure mechanisms (the slope sliding failure of the levee, and the sliding and overturning failures of the retaining wall) with the failure-triggering parameters (the water level, the scouring depth, and the in-situ angle of internal friction). After the database of the safety factor corresponding to each failure-triggering parameters has been generated, the safety factors can be obtained by Monte Carlo simulation under different situations. Finally, we can get the reliability index with mean value and variation by the results of MCS.

In Chiuliao 1st Levee, sliding failures of the retaining wall has largest probability, but we can’t ignore the probability of slope sliding failure due to its high variability. In Gueishan Levee, slope sliding failure has highest reliability index. In low water level difference, sliding failures of the retaining wall has lowest reliability index. In high water level difference, overturning has lower reliability index than sliding failures of the retaining wall.

關鍵字(中)

★ 可靠度指標
★ 蒙地卡羅
★ 邊坡穩定
★ 極端降雨

關鍵字(英)

論文目次

摘要 I

Abstract II

目錄 III

圖目錄 VII

表目錄 XI

第一章緒論 1

1.1 前言 1

1.2 研究動機 2

1.3 研究目的 3

1.4 論文架構 4

第二章文獻回顧 6

2.1 堤防邊坡可能的破壞模式 6

2.2 邊坡穩定-極限平衡法 7

2.2.1 普通切片法(Ordinary method) 7

2.2.2 Bishop簡化法 11

2.2.3 Spencer法 12

2.3 極端氣候下河道水流對鋼筋混凝土(RC)護岸安全穩定性之影響分析 17

2.3.1 鋼筋混凝土(RC)護岸之力學機制與面臨的安全問題 18

2.3.2 河川的鋼筋混凝土(RC)護岸環境和水流條件 19

2.3.3 鋼筋混凝土(RC)護岸破壞模式的評估方式 21

2.4 堤防基礎穩定性安全係數計算方式 23

2.4.1 Coulomb主動土壓力 23

2.4.2 Rankine被動土壓力 25

2.4.3 穩定分析之安全係數計算 27

2.5 可靠度分析 30

2.5.1 可靠度指標 31

2.5.2 可靠度指標在大地工程的應用 32

2.5.3 本研究中可靠度指標之計算 32

2.6 本研究考慮之變數 33

2.6.1 河道淘刷深度估算 34

2.7 可靠度指標之規範 35

第三章研究方法 37

3.1 研究流程 37

3.2 資料蒐集 38

3.2.1 鑽探資料 38

3.2.2 堤防的工程相關資料 41

3.3 參數選定 43

3.3.1 現地土壤之單位重 43

3.3.2 現地土壤之內摩擦角 44

3.4 堤防可能發生之破壞模式整理 46

3.5 GeoStudio 2007標準版的使用 48

3.5.1 SEEP/W 分析 48

3.5.2 SLOPE/W分析 49

3.5.3 分析結果的顯示 50

3.6 靜力分析 52

3.7 變數影響分析 52

3.7.1 舊寮一號堤防 52

3.7.2 龜山堤防 54

3.8 可靠度分析 56

第四章舊寮一號堤防之分析 61

4.1 資料庫建立 61

4.2 蒙地卡羅分析 63

4.3 分析結果 64

4.4 可靠度分析 71

第五章龜山堤防之分析 76

5.1 資料庫建立 76

5.2 蒙地卡羅分析 77

5.3 分析結果 78

5.4 可靠度分析 86

第六章結論 91

參考文獻 94

附錄一問與答 97

附錄二舊寮一號堤防之蒙地卡羅模擬結果 102

附錄三龜山堤防之蒙地卡羅模擬結果 126

參考文獻

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指導教授

黃文昭(Wen-Chao Huang)

審核日期

2015-8-27

推文