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研究生: 白翊廷
Pai, Yi-Ting
論文名稱: 道路邊坡穩定性數值模擬分析-以臺中市民德里山區道路邊坡為例
Numerical stability analysis of a roadside slope-A case study on a mountain slope in Minde,Taichung
指導教授: 詹錢登
Jan, Chyan-Deng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系碩士在職專班
Department of Hydraulic & Ocean Engineering (on the job class)
論文出版年: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 117
中文關鍵詞: 邊坡穩定安全係數擋土牆STABL
外文關鍵詞: slope stability, STABL, safety factor, retaining wall
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  • 本研究旨在探討邊坡配置不同工法之穩定性,以臺中市東山路市道129線(民德里大昌段270地號)下邊坡為分析之研究區域,因108年利奇馬颱風及其西南氣流造成土砂災害導致研究區域原有鋼筋混凝土擋土牆損壞。經過邊坡修復工程設計加勁擋土牆結合微型樁及排樁的工法後,該區域已趨於穩定。為了解工法選擇對邊坡之影響,研究方法使用邊坡穩定軟體STABL進行數值模擬分析,依現地資料及地質調查鑽探試驗報告選取輸入參數,並選擇滑動面產生方式,最終輸出臨界之安全係數線。
    模擬結果以安全係數為判別標準,探討不同工法配置對邊坡穩定之效果以及探討地下水位對邊坡穩定及工法效果之影響。研究情境包括對原土層(無構造物)、鋼筋混凝土擋土牆、加勁擋土牆及加勁擋土牆搭配微型樁及排樁,共四種配置;而地下水位高度設定分別為高於枯水期之參考水位0m、1m、2m及2.6m四種。結果分析與原土層之安全係數比較,配置鋼筋混凝土擋土牆之增加百分比最低(+6.96%~+12.1%);而配置加勁擋土牆搭配微型樁及排樁之增加百分比最高(+32.17%~+44.89%)。此外四種配置受地下水位上升之安全係數下降百分比,鋼筋混凝土擋土牆最高(-5.38%~16.92%);加勁擋土牆次之(-4.96%~14.18%);而加勁擋土牆搭配微型樁及排樁最低(-4.40%~10.69%)。
    模擬結果顯示,鋼筋混凝土擋土牆雖能提升邊坡安全係數但不符規範要求且受地下水位之影響較大,以加勁擋土牆作為主要擋土結構受地下水位之影響較小,若能搭配抗滑樁縱使地下水位抬升至極限值2.6m,安全係數雖會下降至1.42,但仍能達到規範要求,為相關工程設計提供了有價值的參考。

    This study aims to explore the stability of slopes using different construction methods, focusing on the slope at Minde Dachang Section No. 270, Provincial Highway 129, Dongshan Road, Taichung City. The area suffered damage to its original reinforced concrete retaining wall due to debris disasters caused by Typhoon Lekima and its associated southwestern airflow. To understand the impact of construction method selection on slope stability, this study employs the slope stability software STABL for numerical simulation analysis. Parameters were selected based on in-situ data and geological survey drilling test reports, and the sliding surface generation method was chosen to ultimately output the critical safety factor line.
    The simulation results, using the safety factor as the evaluation criterion, explore the effects of different construction methods on slope stability and the influence of groundwater levels on slope stability and construction effectiveness. The study scenarios include four configurations: original soil layer (no structures), reinforced concrete retaining wall, reinforced retaining wall, and reinforced retaining wall combined with micropiles and row piles. Groundwater levels were set at 0m, 1m, 2m, and 2.6m above the reference level during the dry season.
    The simulation results indicate that while the reinforced concrete retaining wall can improve the slope safety factor, it does not meet the standard requirements and is significantly affected by groundwater levels. Using a reinforced retaining wall as the primary retaining structure is less influenced by groundwater levels. When combined with anti-slide piles, even if the groundwater level rises to the extreme value of 2.6m, the safety factor, though reduced to 1.42, still meets the standard requirements. This provides valuable reference for related engineering design.

    致謝 i 摘要 ii 目錄 viii 表目錄 xi 圖目錄 xiii 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 研究範圍內容 2 1.4 研究方法與流程 4 第二章 文獻回顧 5 2.1 邊坡崩塌之定義 5 2.2 邊坡破壞原因 6 2.3 邊坡破壞型式 7 2.4 邊坡治理工法 12 2.4.1 挖方穩定工法 12 2.4.2 填方穩定工法 13 2.4.3 邊坡排水工法 13 2.4.4 邊坡擋土工法 16 2.4.5 邊坡護坡工法 20 2.5 邊坡穩定分析方法 21 2.5.1 邊坡穩定數值模擬成果 22 2.5.2 極限平衡理論 24 2.5.3 邊坡穩定分析安全係數 26 第三章 研究區域概述 28 3.1 研究區域災害 29 3.2 研究區域地質調查及鑽探 32 3.2.1 區域地質 37 3.2.2 區域地層 39 3.2.3 地質構造 42 3.2.4 地下水量測 45 3.3 研究區域氣候水文 46 3.3.1 觸發崩塌之降雨事件 46 3.3.2 降雨入滲之機制 49 3.4 邊坡修復工法 51 第四章 邊坡穩定模擬方法 53 4.1 邊坡穩定分析軟體STABL介紹 53 4.1.1 STABL基本架構理論 53 4.1.2 STABL程式分析步驟說明 55 4.2 研究區域邊坡穩定模擬分析 57 第五章 邊坡穩定模擬結果 62 5.1 地下水位高度變化分析 62 5.1.1 原土層(無構造物)分析 62 5.1.2 鋼筋混凝土擋土牆分析 65 5.1.3 加勁擋土牆 68 5.1.4 加勁擋土牆搭配微型樁及排樁分析 71 5.1.5 工法之安全係數探討 74 5.1.6 地下水位變化對邊坡安全係數之影響 76 5.2 地震模式分析 77 5.3 短期降雨入滲浸潤分析 79 5.4 後續沉陷量分析 83 第六章 結論與建議 85 6.1 結論 85 6.2 建議 86 參考文獻 87 附錄 91

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