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研究生: 張峻閔
Chang, Chun-Min
論文名稱: 以實驗探討滑坡在滲流情況下破壞的機制與條件
Experimental study on the slope failure in defferent seepage conditions
指導教授: 戴義欽
Tai, Yih-Chin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: 邊坡破壞降雨入滲地下水滲流孔隙水壓
外文關鍵詞: slope failure, rainfall infiltration, groundwater seepage, pore water pressure
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  • 台灣位於環太平洋火山地震帶上,每年伴隨著颱風與地震侵襲。在豪雨期間,邊坡破壞為臺灣天然土石流災害的起源之一,常常造成極大的威脅與損失。國內以及國外學者近幾年投注了大量的心力與時間研究滑坡破壞的發生機制與條件,邊坡破壞會受降雨流量、流速、土體顆粒濃度、土體粒徑大小和土體顆粒種類等影響。對於邊坡破壞的發生原因包含土體飽和度、坡趾破壞、滲水流動和孔隙水壓上升等等…。本文採用日本筑波大學宮本邦明教授研發,主要以達西定律的滲流理論為基礎,探討邊坡破壞內部啟動機制與條件,觀察孔隙水壓在實驗過程的變化關係。使用壓克力水槽進行一系列的實驗,以直立壓克力水槽模擬土體在降雨入滲情況下孔隙水壓的變化與影響,並與土體在含有地下水形況下模擬滲流的情形作比較。最後觀察邊坡崩塌過成與速度場的變化對安全係數作分析。

    Taiwan locates at the circum-Pacific belt and suffers from a lot of earthquakes, heavy rain and typhoons every year. Hence, slope failures frequently take place in Taiwan, especially during the typhoon season. Slope failure generally causes huge damages and it is one of the most severe natural disasters in Taiwan. Many studies were dedicated to investigate the initiation mechanism of slope failure, which are highly related to rainfall, soil type, particle size, soil type, and other hydrological conditions. The soil moisture, the failure of slope toe, the seepage flow and the sudden increase of the pore water pressure are the main factors associated with the slope failure. In the present study, we applied and extended the theory proposed by Prof. Miyamoto for investigating the triggering criterion of slope failure. We revisited the conditions and mechanism of slope failure, and performed experiments. It is observed that the toe failure is critical when there is no interstitial water flow. However, the interstitial water flow may cause the collapse of slope. While failure takes place, a sudden decrease of the pore water pressure is observed in experiment, and the water pressure increases rapidly. The process of the slope failure has been recorded by high-speed camera. Different scenarios have been performed by experiments. The safety factors, the velocity flow and the evolution of the fracture surface are detailed documented.

    摘要 I Extended Abstract II 誌謝 X 目錄 XII 表目錄 XV 圖目錄 XVI 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 研究內容與步驟 2 1.4 論文內容與概論 3 第二章 文獻回顧 4 2.1邊坡破壞的類型 4 2.2前人有關模擬降雨誘發邊坡破壞之研究 5 第三章 基礎理論 7 3.1控制方程式 7 3.1.1作用力與固液相間的交互影響 8 3.1.2液相動量方程式 9 3.1.3固相動量方程式 10 3.2 安全係數 10 第四章 實驗設備與準備工作 12 4.1實驗用標準砂之物理性質分析及說明 12 4.1.1粒徑分析實驗 12 4.1.2標準砂ASTM 20-30 SAND C-778比重分析 15 4.1.3標準砂ASTM 20-30 SAND C-778孔隙比和孔隙率分析 17 4.1.4 標準砂的保水曲線 19 4.2實驗儀器 21 4.2.1直立型壓克力流槽 21 4.2.2模擬降雨壓克力流槽 23 4.2.3曲面型壓克力坡道 25 4.2.4 Kulite孔隙水壓計 26 4.2.5 Kulite孔隙水壓計水壓校正 27 4.2.6抽水馬達與流量校正 29 4.3 NI美商國家儀器設備與LabVIEW圖控程式軟體 30 4.3.1 NI美商國家儀器設備 30 4.3.2 LabVIEW圖控程式軟體 32 4.4 實驗輔助設備 35 4.5 傾斜實驗 38 4.5.1實驗目的 38 4.5.2實驗原理 38 4.5.3實驗步驟 38 4.5.4實驗結果 40 4.6 安息角實驗 42 4.6.1實驗目的 42 4.6.2實驗原理 42 4.6.3實驗步驟 42 4.6.4實驗結果 44 第五章 實驗步驟與結果討論 45 5.1實驗事前準備 45 5.2直立型壓克力流槽模擬降雨實驗 46 5.2.1直立型壓克力流槽模擬降雨與孔隙水壓變化之探討 49 5.2.2 實驗結果的分析與探討 50 5.3曲面型壓克力坡道模擬地下水滲流 51 5.3.1 滑坡實驗崩塌過程與破壞面的呈現 52 5.3.2標準砂崩塌流動時間與最終崩塌距離、崩塌高度之探討 58 5.3.3標準砂崩塌流動時間與孔隙水壓變化之探討 60 5.3.4標準砂崩塌流動速度場之量測 63 5.3.5標準砂崩塌流動速度場之探討 68 5.3.6標準砂崩塌流動安全係數之探討 69 第六章 結論與未來展望 71 6.1結論 71 6.2未來展望 72 參考文獻 73

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    下載圖示 校內:2015-06-27公開
    校外:2015-06-27公開
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