以離心震動台試驗探討邊坡在不同邊界條件的破壞行為

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黃右華(You-Hua Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以離心震動台試驗探討邊坡在不同邊界條件的破壞行為
(Slope Failure Behavior at Different Boundary Conditions by Centrifuge Shaking Table Tests)

相關論文

★ 以離心振動臺試驗模擬緩衝材料中廢棄物罐之振動反應	★ 緩衝材料在不同圍壓下之工程性質
★ 具裂縫的緩衝材料自癒行為模擬	★ 具不同上部結構之樁基礎受振行為
★ 基盤土壤液化對上方土堤位移的影響	★ 回填與緩衝材料之動態強度
★ 砂質土壤中柔性擋土牆在動態載重下的行為	★ Effect of Vertical Drain Methods on The Soil Liquefaction
★ Centrifuge Modelling on Failure Behaviours of Sandy Slope Caused by Gravity, Rainfall and Earthquake	★ 微生物膠結作用對砂質土壤性質的影響
★ 基盤土壤液化引致的側潰對上方土堤之影響及其改善對策	★ 土壤液化引致側向滑移對樁基礎之影響及其對策
★ 挖掘機鏟斗上土壤黏附問題的基礎研究	★ 低放射性廢棄物最終處置回填材料於不同配比下之工程力學特性
★ 以離心振動台試驗探討基盤振動方向與坡向夾角對側向滑移之反應	★ 應用時域反射法於地層下陷監測之改善研發

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摘要(中)

邊坡滑動是山區最危險的災害之一，邊坡滑動造成的砂石能產生巨大衝擊力，輕易地摧毀鄰房、道路甚至是危害居民的生命財產安全。邊坡滑動的發生時間不容易預測，許多學術團隊蒐集邊坡滑動發生前的一些徵兆並加以分析，以提前警告居住在鄰近區域的人民。為了知道哪些區域容易發生邊坡滑動，了解土壤組成成分及各項參數是非常重要的。在過去的研究中，常以1g 縮尺模型探討邊坡滑動的行為，但在1g縮尺模型中，因為與現地應力環境不同，且顆粒效應與邊界效應會影響試驗結果，不容易重現與現地相同的破壞範圍及滑動土石總量。

本研究利用國立中央大學的地工離心機進行邊坡受震引致滑動破壞的離心模型試驗，試驗包含兩種不同邊界條件的邊坡，有別過去的三邊圍束模擬平面應變的邊界條件，製作單邊圍束與無圍束狀態下的離心模型邊坡試體進行離心振動台試驗。試驗材料以砂土 (60%) 和石英質粉土 (40%) 進行混合，並採用最佳含水量(O.M.C.)為11%的條件來製作離心模型，試驗過程中慢慢增加重力場直至離心模型發生破壞，且觀測邊坡在震動作用下的破壞行為。

摘要(英)

Landslide is one of the most dangerous disasters in mountainous areas. Landslide can not only easily destroy houses, roads, but also endanger the lives and properties of residents. It’s difficult to predict when the Landslide would happen. Many researchers are studying how to collect and analyze some signs in order to notify the neighboring people before the Landslide occur. Therefore, it is necessary to understand what areas and what kind of soil compositions have high potential of Landslide. In the previous study, the 1g scaled modelling was often used in the model to explore the situation when Landslide occurred. However, we could not reproduce the same damage range and the total amount of soil and rock washed down in the 1g scaled modelling.

In this study, the physical modelling of slope failure has been carried out in the geotechnical centrifuge shaking table at NCU. The centrifuge models were prepared with one contact interface and without contacting to container to simulate the 3-dimensional situations, which was different from the plan-stain condition with three contact interfaces with container in past studies. Focused on slope sliding at different boundary conditions. The slope models were prepared by mixing sand (60%) and silt (40%) and compacting at optimum water content. During the test, the artificial acceleration was gradually increased until slope failure occurred to observe the slope behaviors under shaking.

關鍵字(中)

★ 離心模型試驗
★ 邊坡
★ 短時距傅立葉轉換
★ 小波轉換
★ 地理數值模型

關鍵字(英)

論文目次

摘要 I
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 vi
表目錄 xiii
一、緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究方法 2
1-3 論文架構 2
二、文獻回顧 3
2-1 離心模型原理 3
2-1-1 離心模型縮尺率 4
2-1-2 動態離心模型縮尺率 6
2-1-3 離心模型之有效半徑 7
2-1-4 科氏加速度對離心模型之影響 9
2-1-5 模型模擬 10
2-2 山坡地之定義 11
2-3 土壤剪力強度 12
2-4 土壤最佳含水量 (O.M.C.) 14
三、試驗設備與試體製作 15
3-1 試驗儀器與設備 15
3-1-1 地工離心機 15
3-1-2 單軸向震動台 16
3-1-3 資料擷取系統 20
3-1-4 固壁式蜂巢視窗試驗箱 21
3-1-5 各式感測器 22
3-1-6 高程剖面掃描系統 23
3-2 試驗材料 24
3-2-1 306號石英細砂 24
3-2-2 702號石英粉土 25
3-2-3 混和材料 26
3-2-4 金鋼砂 27
3-3 試驗設計 28
3-3-1 3D列印模型製作及測試 29
3-4 試體準備 30
3-4-1 試驗箱清潔及組立 30
3-4-2 試體模板製作 31
3-4-3 試體製作 37
3-4-4 試驗前表面高程掃描 39
3-4-5 試驗儀器校正 40
3-4-6 離心模型試驗前準備工作 41
四、試驗規劃與結果討論 42
4-1 試驗規劃 42
4-2 數據分析方法 46
4-2-1 主要震動事件之量化計算 46
4-2-2 系統探測 50
4-2-3 顯著頻率 51
4-2-4 轉換函數 52
4-2-5 震動事件之加速度歷時 52
4-2-6 加速度放大倍率 52
4-2-7 短時距傅立葉轉換 53
4-2-8 小波轉換 54
4-3 試驗結果 55
4-3-1 三面坡試體試驗結果 (3D-1) 55
4-3-2 三面坡試體試驗結果 (3D-2) 95
4-3-3 四面坡試體試驗結果 (4D-1) 135
4-3-4 四面坡試體試驗結果 (4D-2) 160
4-4 綜合討論 185
4-4-1 主要震動事件之量化 185
4-4-2 土層之剪力波速 186
4-4-3 土層之顯著頻率 187
4-4-4 土層之轉換函數 188
4-4-5 土層之加速度放大倍率 190
4-4-6 短時距傅立葉轉換 192
4-4-7 小波轉換 194
4-4-8 高程剖面掃描結果 196
五、結論與建議 203
5-1 結論 203
5-2 建議 204
參考文獻 205

參考文獻

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指導教授

洪汶宜(Wen-Yi Hung)

審核日期

2022-8-29

推文