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研究生: 陳俊州
Chen, Chun-Chou
論文名稱: 生態工法在河溪岸坡穩定之應用與分析
The Application and Analysis of Ecological Engineering Method in Stream Bank Stability
指導教授: 常正之
Charng, Jeng-Jy
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 191
中文關鍵詞: 生態工法
外文關鍵詞: Ecological Engineering Method
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  •   本文針對河溪岸坡施作護岸生態工法前、後利用二維有限元素程式進行數值模擬。首先,本研究為了對鍍鋅鐵桿焊接箱籠(galvanized iron rod welded box gabion)單元之力學行為有所瞭解,同時又考量目前現地及實驗室既有量測資料之匱乏,乃先行針對六邊形金屬線格網箱籠單元結構側向膨脹束制與未束制單向壓縮試驗之力學行為進行模擬探討,以為爾後研究之參考。其後,再對最惡劣情況之自然河溪岸坡(暴雨過後滿流消退期間,河岸土層處於飽和狀態之情況)施作穩定工前、後進行滲流、變形分析與檢核整體安全性。再以鍍鋅鐵桿焊接箱籠為例,模擬河溪在常水位下,探討河床受沖刷影響時,河溪岸坡產生的位移、時間與整體安全係數的關係。

      在確認護岸生態工法確實能提高自然河溪岸坡之穩定性後,及進行相關影響參數之研究,例如坡高、鍍鋅鐵桿箱籠勁度、沖刷率、時間,並探討各參數對整體變形與安全係數之影響。在最惡劣情況之岸坡上施作鍍鋅鐵桿焊接箱籠穩定工後,河溪岸坡整體安全性得以提高。而穩定性提高的主因為箱籠構造物的強度及自重亦將強迫潛在滑動破壞面往河岸土層較深處發展延伸。在最惡劣情況之岸坡上施作切枝植入加勁舖石穩定工後,河溪岸坡整體安全性得以提高。而穩定性提高的主因之一為坡趾舖石構造物拉長了滲流線降低坡趾處滲流力減緩滲流水作用力對坡趾之影響。另外,舖石自重亦將強迫潛在滑動破壞面往河岸土層較深處發展延伸。

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    目錄 摘要 Ⅰ 誌謝 Ⅱ 目錄 Ⅲ 表目錄 Ⅶ 圖目錄 Ⅷ 符號表 XIV 第一章 緒論 1.1 前言 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究內容與範圍 2 第二章 文獻回顧 2.1 前言 4 2.2 陸域邊坡穩定分析 4 2.2.1 傳統分析方法 4 2.2.1.1 分析方法之計算流程 4 2.2.1.2 案例分析 8 2.2.2 數値分析方法 10 2.2.2.1 分析方法之計算流程 10 2.3 水域邊坡穩定分析 17 2.3.1 河道演變機制 17 2.3.2 河岸破壞機制探討 17 2.3.3 河溪岸坡穩定分析 22 2.3.3.1 傳統分析方法之計算流程 24 2.3.3.2 案例分析 28 2.4 河溪自然生態工法 30 2.4.1 自然生態工法之概念及精神 31 2.4.2 河溪自然生態工法規劃設計 31 2.4.3 台灣自然生態工法之現況問題 32 2.5 應用資材 35 2.5.1 天然資材料查與評估 35 2.5.1.1 天然石材 35 2.5.1.2 植物材料 36 2.5.2 人造資材 37 2.6 護岸生態工法應用 37 2.6.1 砌石護岸 38 2.6.2 拋石護岸 40 2.6.3 箱籠護岸 41 2.6.4 地工合成材上加植生護岸 43 2.6.5 格框護岸 45 2.7 植生根系力學與河溪邊坡穩定 46 2.7.1 植生根系對邊坡穩定之影響 46 2.7.1.1 水文機制分面 46 2.7.1.2 物理機制方面 47 2.7.2 植生根系對土壤之加勁 47 2.7.2.1 根系之拉力強度 47 2.7.2.2 根系在剪力強度方面之貢獻 47 2.7.3 土壤與根系互制力學模式及其有效性驗證 48 2.7.3.1 植生根力與坡面穩定關係之研究 48 2.7.3.2 台灣西南部泥岩植生護坡之根系力學探討 49 2.7.3.3 植生對土壤強度的影響 50 2.7.3.4 以植生穩定邊坡之穩定性 51 2.8 二維有限元素程式PLAXIS 51 2.8.1 前言 51 2.8.2 理論背景 52 2.8.3 元素類型 52 2.8.4 材料模式 54 2.8.5 Mohr- Coulomb模式參數之決定原則 54 第三章 研究方法 3.1 前言 113 3.2 鍍鋅鐵桿焊接箱籠護岸 113 3.2.1 相關材料及其工程特性 115 3.2.1.1 焊接箱籠 115 3.2.1.2 填充材料 116 3.2.2 箱籠單元之力學特性 117 3.2.2.1 六邊形金屬線格網箱籠單元 117 3.2.2.2 鍍鋅鐵桿焊接箱籠單元 119 3.2.3 有限元素C-ψ折減法邊坡穩定數植分析 120 3.2.4 河溪自然岸坡穩定分析 120 3.2.4.1 幾何模式 120 3.2.4.2 材料模式及參數 120 3.2.4.3 數値分析 120 3.2.5 河溪岸坡穩定工工法力學穩定分析 121 3.2.5.1 幾何模式 121 3.2.5.2 材料模式及參數 121 3.2.5.3 數値分析 122 3.2.5.4 參數研究 123 3.2.6 河床受沖刷之力學穩定分析 123 3.2.6.1 數値分析 123 3.2.6.2 參數研究 124 3.3 活切枝條植入加勁舖石穩定工 124 3.3.1 相關材料及其工程特性 125 3.3.2 河溪岸坡穩定工工法力學穩定分析 125 3.3.2.1 幾何模式 126 3.3.2.2 材料模式及參數 126 3.3.2.3 數値分析 127 3.3.2.4 參數研究 128 第四章 結果與討論 4.1 單向壓縮試驗 148 4.1.1 箱籠單元結構 148 4.1.2 鍍鋅鐵桿焊接箱籠單元結構 148 4.2 河溪自然岸坡 148 4.3 鍍鋅鐵桿焊接箱籠穩定工 149 4.3.1 穩定工完工數値分析結果 149 4.3.2 滲流數值分析結果 149 4.3.3 坡頂加載數値分析結果 150 4.3.4 河床沖刷數値分析結果 150 4.4 活切枝條植入加勁舖石穩定工 151 4.4.1 穩定工完工數値分析結果 151 4.4.2 滲流數值分析結果 152 4.4.3 坡頂加載數値分析結果 152 4.5 工法比較與討論 152 第五章 結論與建議 5.1 結論 186 5.2 建議 186 參考文獻 187 自述 191

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    校外:2004-07-30公開
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