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共 3 筆
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系統識別號 U0006-1008201112522800
論文名稱(中文) 以有限元素法分析坡地抗滑樁整治成效-宜專一線12.8K為例
論文名稱(英文) Finite Element Analysis of the Effectiveness of Landslide Control by Piles - Using YizhuanFirst Line 12.8K Landslide Area As an Example
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 環境工程與管理研究所
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 林中村
學號 98428530
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-07-02
論文頁數 103頁
口試委員 指導教授-張寬勇
指導教授-鄭光炎
委員-李三畏
委員-吳正雄
關鍵字(中) 地滑
山坡地監測
邊坡穩定
有限元素法
Plaxis
Stabl
關鍵字(英) Landslide
Hillside Monitoring
Hillside Stability
Finite Element Method
Stabl
Plaxis
學科別分類
中文摘要 台灣山坡地面積約佔全島面積四分之三,林務局所轄管林道均位處此山區內,因地理環境特殊,地形陡峭、坡度大、地質脆弱,常因颱風豪雨造成林道邊坡沖蝕、崩塌、路基流失等災情。宜專一線受921地震與颱風豪雨影響,地質碎裂鬆動,經常造成崩塌災害,其中94年7月18日受海棠颱風侵襲,受創嚴重,以致交通中斷,太平山森林遊樂區關閉近一年。
一般邊坡之災害常於降雨過程或降雨後某段時間內發生,主要原因多來自雨水入滲現象使地下飽和層水位升高,亦增加非飽和層土壤之單位重量,兩者均增加邊坡土體之下滑力。其次由於土壤顆粒含水量逐漸增加,造成土壤剪力強度降低。上述狀況於不同時間下發生並交互影響,使邊坡於降雨發生後於最弱面發生破裂變形,甚至造成滑動、崩塌。
本研究目的主要為分析抗滑樁對地滑潛勢之抑止,以宜專一線12.8K作為實際案例,並透過Stabl與Plaxis程式瞭解地滑整治前、後之常時、暴雨、地震三種狀況下之穩定性,作為未來林務局轄內林道地滑整治之參考依據。分析結果顯示,在滑動深度未知情況下,建議採用PLAXIS軟體分析,與實際現況較為相符;如周邊已有傾斜觀測管監測,滑動深度可明確掌握,則分析可採用STABL程式分析,除程式普遍之優點外,限制滑動深度更能符合現況。本研究案例採抗滑樁工法安全係數約可提升0.15,暴雨情形下,宜專12.8K之B7-B8斷面FS由0.96提升至1.09。
林務局所轄管林道均位處於山區內,山坡地地滑為常見災害之ㄧ,又其中9條林道亦是連接森林遊樂觀光主要之聯絡道路,為保障用路人安全,適度的治理實屬必要。地滑整治策略主要有抑制工法與抑止工法,近年來林務局轄內主要林道(如宜專一線、藤枝林道等)受深層地滑災害時,多採用抗滑樁以抑止地滑潛勢,且施工整治前透過坡地監測以瞭解地滑區之滑動深度、速率與規模,作為工法評估之依據,均得到極佳之成效。
英文摘要 There is about seventy-five percents area of hilly lands in whole Taiwan island, all of the forest roads managed by Forestry Bureau are located in this area, and their slopes were usually eroded, collapsed and destroyed on the part of roads by typhoons and torrential rains, that is owing to their special geographies, including cliffy terrains, steep hillsides and fragile geologies. One of the forest roads, Yilan ROAD “NO.1” , it’s geology is also fragile, and constantly induced landslides collapsing and sliding after Chi-Chi earthquake. Torrential rains and typhoons. In July eighteenth 2005, one of the typhoons called Haitang severely attacked Yilan ROAD “NO.1” , and caused traffic interruption and the Tai-Pin-Shan Forest Recreation Area was forced to close for nearly one year.
Slope damages usually happened in some period within a rainfall or after a rainfall, and mostly because of the water infiltration phenomenon, it rose water level from the groundwater saturated layer, and added the unsaturated layer’s unit soil weight either, both increased the sliding forces of the unit soil, moreover, the soil particles contented much water, the soil lost it’s shearing strength quicker, and this kind of condition occurred in different periods and influenced each other, it induced slopes fractures and deformations at the most weak plane after rainfalls, moreover, it induced collapsing and sliding.
The study chiefly analyzes how effective that the piling to prevent hillside from sliding was, and takes the treatment of 12.8K at Yilan ROAD “NO.1” for example, and applies Stable and Plaxis formulas to measure landslide stability before and after treatment within general time, a torrential rain and an earthquake, three kinds of conditions, and makes a reference of landslide treatment for the forest roads under Forestry Bureau control. The results show that in the case of unknown depth, recommended using PLAXIS formulas to analysis is more in line with the status. In the round of monitoring tubes has been set and grasp the sliding depth, we can use STABL formulas to analysis. In addition to the program’s advantage is popular, if we limited the sliding depth, the result is in keeping with status. The study of piling can enhance the safety factor of 0.15. In status of heavy rain, the piling of Yilan ROAD “NO.1”. 12.8K B7-B8 cross-section safety factor should upgrade from the 0.96 to 1.09.
Hillside sliding is one of the common damages, all of the forest roads managed by Forestry Bureau are located in hillside, nine of them connect forest recreation areas, are the chief traffic roads fir tourism. To protect passersby safety, suitable treatments are necessary. Landslide treatment strategies chiefly combine the method of restraining and the method of prevention, recent year, the main forest roads managed by Forestry Bureau (for instance, Yilan ROAD “NO.1” and Tengihih Forest Road) adopted piling to prevent sliding trend when they took place deep layer sliding, and apply hillside monitoring to measure the sliding depth. Rate and scope before treatments, these kind of method becomes a basis of assessment, and outcome is extremely wall.
論文目次 中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vii
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究方法與步驟 2
1.4 論文主要內容 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 台灣林道 5
2.2 邊坡破壞模式 6
2.3 邊坡穩定分析方法 7
2.3.1 極限平衡分析法 7
2.3.2 數值分析法 11
2.3.3 剪力強度折減法 14
2.4 邊坡穩定分析文獻 17
2.5 擋土排樁相關研究 22
2.5.1 擋土排樁概述 22
2.5.2 擋土排樁研究回顧 24
2.6 地滑整治成功案例-藤枝林道2K周邊 32
2.6.1 工區現況與災害成因 32
2.6.2 過去失敗原因檢討 33
2.6.3 地滑監測 35
2.6.4 邊坡穩定分析 38
2.6.5 藤枝林道2K~4K整治工法 40
2.7 藤枝林道2K周邊地錨災後壓力比較 45
第三章 坡地穩定分析程式 48
3.1 PLAXIS程式 48
3.1.1 PLAXIS 對土壤材料性質的模擬 49
3.1.2 PLAXIS分析流程 55
3.2 STABL程式 56
3.2.1 STABL程式架構 56
3.2.2 STABL程式邊坡穩定分析流程 57
第四章 案例研究-宜專一線12.8K 59
4.1 專一線12.8K整治工程簡介 59
4.2 環境概述 62
4.2.1 地理位置 62
4.2.2 區域地質 62
4.2.3 地質構造 64
4.2.4 雨量統計 65
4.3 基地現況說明 70
4.4 邊坡監測系統簡介 72
4.5 地滑潛勢監測成果 76
4.5.1 地質鑽探成果 76
4.5.2 地下水監測成果 80
4.5.3 傾斜管監測成果 81
4.6 邊坡穩定分析 83
4.7 宜專一線12.8K整治成效監測分析 93
第五章 問題與探討與對策研析 93
4.8 宜專一線12.8K整治成效穩定分析 94
4.8.1 STABL整治後穩定分析 94
4.8.2 PLAXIS分析結果 98
4.9 小結 98
第五章 結論與建議 100
參考文獻 102

參考文獻 [1].宜專一線11.8k及12.8k地滑潛勢路段改善工程規劃,成果報告書,行政院農業委員會林務局羅東林區管理處委託報告,羅東,2008。
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系統識別號 U0006-1108200821250600
論文名稱(中文) 砂頁岩層面浸水引致強度弱化與警戒管理值之探討
論文名稱(英文) Study on Strength Reduction of Sand-Shale Due to Soaking and Warning Management Values
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 土木與防災研究所
系所名稱(英) Graduate Institute of Civil and Disaster Prevention Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 林建華
學號 95428038
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-07-19
論文頁數 142頁
口試委員 指導教授-陳水龍
委員-張國楨
委員-陳卓然
關鍵字(中) 砂頁岩層面
平均絕對誤差率
剪力強度
折減量
關鍵字(英) Sand-Shale Layer
Mean Absolute Percentage of Error
Shear Strength
Reduction
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 山坡地約佔全台灣面積的四分之三,而西部麓山帶地質區為砂頁岩層面者佔相當大的比例。砂頁岩層面浸水,其強度易弱化進而改變其工程性質,每當降雨即易造成層面之剪力強度減低,許多地層之滑動面常發生在砂岩與頁岩之層面上。如何災前探求可能災變區域,並進行監控及整治,以減少傷亡損失,便成為災害防治的重要課題。
依據過去九份地區整體坡地滑動評估成果,發現降雨對現地之土壤強度的弱化影響顯著,地層皆沿著砂頁岩層面上滑動,可知水對砂頁岩層面有潤滑作用。因此,本研究以數值軟體PLAXIS進行邊坡穩定分析,由滑動點位移量之計算值與量測值進行比對,以平均絕對誤差率為評估標準,最後選用等比例剪力強度折減方式,建立降雨量與剪力強度之關係模式。藉由降雨量反算土壤強度的折減量,再由折減量推算現地位移量,同時以平均絕對誤差率為評估標準,與監測資料進行比對。經由模擬整體邊坡到破壞值時,以折減破壞值為管理值之制訂標準,提出一套適用於九份地區的警戒管理值。
英文摘要 Slopes account for 3 quarters of the entire Taiwan. Most of the western hills are geologically covered in sand-shale layers. When soaked in water, the strength of sand-shale layers tends to drop and their engineering properties become different. The shear strength of the layers reduces whenever there is rainfall. The sliding surface of many landslides occurs at sandstone and shale layers. It has become a critical issue for disaster prevent to investigate potential disaster areas before disasters happen, and start appropriate monitoring and remediation in order to minimize possible casualty.
According to the results of overall landslide evaluation at Chioufen area in the past, it is found that rainfall has significant weakening effects on local soil strength, and the ground slides along the sand-shale layer. It is clear that water serves as lubricant between sand-shale layers. Therefore, the numeric software PLAXIS is introduced for slop stability analysis. The calculated and measured values of displacement at sliding point are compared with mean absolute percentage of error as criteria of evaluation. Finally, the shear strength reduction of equal proportion is chosen to establish the relationship between rainfall and shear strength. From rainfall, the reduction of soil strength is calculated, and in turn the on-site displacement, which is compared with monitoring data with mean absolute percentage of error as criteria of evaluation. A complete set of warning management values specifically for Chioufen is established with the reduction of failure as the criteria for management values when the overall simulation of slope stability reaches the failure threshold.
論文目次 中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3研究方法 2
1.4研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1台灣山坡地之特性 3
2.2砂頁岩坡地崩坍之原因 3
2.3含水量對礦物摩擦力之影響 7
2.4含水量對岩石材料力學性質之影響 9
2.5岩石材料浸水弱化之數值分析 16
2.5.1九份地區崩塌地之數值分析 16
2.5.2林肯大郡崩塌地之數值分析 19
2.6坡地預警系統之相關文獻建議管理值 23
第三章 砂頁岩邊坡滑動之調查與監測 30
3.1地理與交通位置 30
3.2土地使用概況 31
3.3地形與地質 33
3.4氣候 33
3.5地滑區之調查與監測 34
3.5.1監測方法 36
3.5.2台陽停車場及其下方邊坡 41
3.5.3台陽停車場至九份國小之間的監測 51
3.5.4九份國小及其周圍之監測 62
第四章 砂頁岩邊坡之數值模擬 74
4.1有限元素法之理論背景 74
4.1.1有限元素法之優點 74
4.1.2有限元素法之限制 75
4.1.3有限元素法之土壤組合律 75
4.1.4有限元素軟體之材料參數介紹 83
4.1.5有限元素軟體於邊坡穩定分析之應用 84
4.2降雨對邊坡穩定性的影響 89
4.3數值模擬 91
4.3.1砂頁岩層面浸水弱化之模擬 91
4.3.2分析結果與討論 134
4.3.3建議採用之管理標準值 136
第五章 結論與建議 138
5.1 結論 138
5.2 建議 139
參考文獻 140
參考文獻 [1] Brinkgreve,R. B. J., “PLAXIS manual”,1998.
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系統識別號 U0006-2008200617550000
論文名稱(中文) 降雨對邊坡穩定性的影響—以九份地滑地為例
論文名稱(英文) A Study on the Effect of Rainfall on the Stability of Slope—A Case Study of Joufen Landslide
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 土木與防災研究所
系所名稱(英) Graduate Institute of Civil and Disaster Prevention Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生(中文) 林經捷
學號 93428023
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-07-01
論文頁數 126頁
口試委員 指導教授-陳水龍
委員-陳立憲
委員-石強
關鍵字(中) 九份
地滑
有限元素法
砂頁岩浸水軟化
關鍵字(英) Joufen
landslide
finite element method
saturated softening of sand shale
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 台灣山坡地面積約佔75%,近年來又大量地開發建設,因此坡地災害頻傳,綜觀坡地災害的成因,崩塌地本身的地形、地質條件,例如順向坡地形、土岩層的破碎帶等等均會造成坡地的危險;外加的力量例如地震、暴雨、房舍的加載、坡角的開挖等等,也很容易引起邊坡的崩塌,一般來說,坡地不穩定的發生常常起因於兩種以上的誘因,再加上有人群的聚集或經過,如此的坡地不穩定現象就會因為威脅到人身安全而變成災害。
九份地區由於先天地質條件欠佳,政府近年又積極開發,使之成為重要而著名的觀光景點,同時也使得土地利用過於緊繃,再加上台灣北部雨量豐沛,降雨量不但多而且密集,使得九份山坡地於民國八十五年開始發生較明顯的滑動,尤其九二一大地震後,使得滑動速率更顯著,也使得整個九份地滑地的安全性受到重視。
本研究承接前人進行的研究、監測,以有限元素法軟體PLAXIS對九份地滑地進行穩定分析,由於引起地滑的主因有數種,本研究依據監測資料所得結果,針對降雨造成的各種現象例如地下水位上升、砂頁岩浸水軟化等進行數值分析,並比對現地監測數據,期望突顯出降雨的強度與九份地滑地位移的關係。
英文摘要 75% of Taiwan is covered in mountains and hills. Lately, there has been enormous demand for slope development, and slope disasters, therefore, have occurred quite frequently. Looking at the causes of these disasters, the geography of the site itself, the geologic conditions, such as dip slope, or fracture zone in the strata could a certain threat to the safety of a slope; the collapse of a slope is often the result of external forces such as earthquake, storm, the weight of buildings and the excavation of slope toe. In general, the instability of a slope is usually the result of more than 2 causes. On top of that, if there are people gathering or passing by in the vicinity, the slope instability will then threaten the safety of people, even causes a disaster.
The geologic conditions of Joufen are not very good, and in recent years, the government has been working to develop this place into one of the important tourist attractions, resulting in the over-stress on the land uses. Meanwhile, the precipitation in Northern Taiwan is rich, and the rain often comes hard and concentrated. As the result of all of the above causes, the slopes of Joufen have started to develop noticeable slides since 1996. Particularly after the 921 Earthquake, the rate of sliding is getting more and more significant and as the result, the safety of the landslide areas at Joufen is taken more and more seriously.
Following the research and monitoring of the predecessors, it is the intension of this study to perform the stability analysis on the landslide areas at Joufen using finite element software PLAXIS. Since there are several causes to the occurrence of landslides, numeric analysis is performed for the phenomena from the rainfalls, such as the rising of groundwater table and the saturated softening of sand shale, according to the data obtained from monitoring, and the result is compared to in-situ monitoring data, hoping to highlight the relation between the intensity of precipitation and the displacement in the landslide areas at Joufen.
論文目次 中文摘要 i
英文摘要 i
誌 謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 viii
照片目錄 xv
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究目的 2
1.4 研究方法 2
第二章 前人研究 3
2.1崩塌地的分類和特性 3
2.2傳統極限平衡理論用於邊坡穩定分析 6
2.2.1 無限邊坡 7
2.2.2 有限邊坡平面滑動分析 8
2.2.3 有限邊坡圓弧形滑動分析 9
2.3 坡地監測系統安全管理標準之相關研究 14
2.4 前人對九份崩塌地之調查與研究 18
2.5前人對九份崩塌地的數值分析 20
2.6前人對林肯大郡坡地災害的數值分析 23
2.7岩石材料浸水弱化行為 29
第三章 九份地滑地之相關調查與監測 33
3.1 地理位置 33
3.2 土地利用狀況 33
3.3 地形 34
3.4 地質 35
3.5 前人對九份地滑地之調查 35
3.5.1 監測方法 37
3.5.2 台陽停車場及其下方邊坡 41
3.5.3 台陽停車場至九份國小之間的監測 47
3.5.4 九份國小及其周圍之監測 56
第四章 九份崩塌地監測成果與數值模擬之比較 65
4.1 有限元素軟體PLAXIS理論背景 65
4.1.1 PLAXIS對土壤材料性質的模擬 65
4.1.2 PLAXIS程式用於邊坡穩定分析 73
4.3 降雨對九份邊坡滑動的影響 82
4.4 數值分析 84
4.4.1 地下水位的影響 84
4.4.2 雨水滲入滑動面的影響及有限元素法模擬 93
4.4.3 分析結果與討論 116
第五章 結論與建議 122
5.1 結論 122
5.2 建議 124
參考文獻 125

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