| 研究生: |
陳世仁 Chen, Shih-Jen |
|---|---|
| 論文名稱: |
以三維擬真地層模擬探討不同降雨量之邊坡穩定分析 Slope Stability Analysis based on three dimensional pseudo-stratigraphic simulation with Different Rainfalls |
| 指導教授: |
陳昭旭
Chen, Chao-Shi |
| 學位類別: |
博士 Doctor |
| 系所名稱: |
工學院 - 資源工程學系 Department of Resources Engineering |
| 論文出版年: | 2020 |
| 畢業學年度: | 108 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 209 |
| 中文關鍵詞: | 三維擬真地層 、剪力強度折減法 、累積雨量 、GMS 、FLAC3D |
| 外文關鍵詞: | pseudo-stratigraphic simulation, Shear strength reduction, tetrahedron grid, GMS, FLAC3D |
| 相關次數: | 點閱:90 下載:2 |
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在以往邊坡穩定分析中通常無法完全顯示與現地狀況近乎相同的起伏、層數、各層厚度及地下水位之分佈,而經常以單一或數個縱斷面的型式來表示。惟邊坡破壞之寬度可能連續至數十或數百公尺寬,其深度與各縱斷面也不近相同,因此以單位長度來計算滑動土方之數量也會出現很大的誤差;另若位處泥岩地質除其具有親水性强、透水性弱,且遇水則易軟化、塑性變形、抗風化能力弱與崩解等特性外,其受地下水位之影響也相當顯著,最重要的是它為臺灣中南部地區常見之地質,亦有坡地之癌的稱號。
本研究提出一套三維數值分析方法,過程中結合擬真地層模擬與剪力強度折減法探討不同降雨強度下之擬真三維地下水面,進而分析邊坡整體安全係數之分佈與其可能潛在滑動面與滑動量,再利用反饋分析機制求取邊坡臨界與警戒累積降雨量。而其做法是將觀測鑽孔所得土層及水位資料在GMS(Groundwater Modeling System)軟體下建立三維擬真數值地層網格,再透過MATLAB(MATrix LABoratory)軟體,撰寫轉換程式,將網格資料轉換成以連體力學為運算之FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of Continua)軟體所能讀取之資料,再配合FLAC3D內建程式轉換資料逕行構建成三維擬真網格模型、水位面和地層分層狀況,並給定相關參數後進行邊坡穩定性分析。
本研究最後再以一公路邊坡為案例進行分析,選取為台南市道175線25K+410泥岩滑動區,並利用臺南市政府工務局長期對該地區之地質調查﹅邊坡滑動監測﹅地下水位等資料及研究期間中央氣象局的雨量觀測資料,並結合本研究所提出之分析模式與架構,探討不同雨量下的安全係數﹅位移量﹅地下水位﹅剪應變增量及滑動趨勢的三維數據,再利用前述這些數據回歸出該地區需警戒及行動的雨量值與位移量,作為日後該地區的災害預防、預警、復建等參考。
Short-time, heavy rainfall is an important influencing factor for slope slip in sensitive areas. This research combined three dimensional pseudo-stratigraphic simulation, and shear strength reduction method to explore the pseudo -three-dimensional groundwater surface under different rainfall intensity firstly; then analyzed the overall safety factor distribution and its potential sliding surface and amount. Finally, using the feedback analysis mechanism to obtain the slope critical and alert cumulative rainfall. This research applied the GMS software to create a 3D pseudo-numeric stratigraphic grid, and then use MATLAB software to convert the grid data into FLAC3D software can be converted into a 3D realistic mesh model, water level surface and stratified layer status through built-in programs in FLAC3D, and slope stability analysis is performed after relevant parameters are given.
This research take a mudstone slope of a highway as a case and collect relative data ( i.e. the geological survey of the area, slope slip monitoring, groundwater level…),then applied the proposed model to explore the 3 dimension data of safety factor, displacement, groundwater level, shear strain and sliding trend under different rainfall. Then conduct regression analysis predicts the rainfall values and displacements in the area that require alertness and action, as a reference for future disaster prevention, early warning, and reconstruction in the area.
Three-dimensional slope stability analysis process established in this study is closer to the pseudo-stratigraphic conditions, and its numerical simulation results are also consistent with the on-site investigation results and occurrence conditions.
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校內:2025-02-06公開