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研究生： 趙柏諺
Po-Yan Chao
論文名稱： 以室內實驗及數值模型探討簡化高角度逆向坡之變形行為
指導教授： 黃文昭
Wen-Chao Huang
口試委員:
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： 2018
畢業學年度： 106
語文別： 中文
論文頁數： 135
中文關鍵詞： 室內實驗 、分離元素法 、逆向坡
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    • 台灣位在環太平洋火山地震帶，且為山多平原少的地方可能會使得
    岩坡發生規模大小不一之滑動或破壞，又因為極端氣候發生之頻率愈來
    愈高，岩石邊坡若受到豪雨、地震、河流沖刷等自然因素或是人為因素開
    發的影響，造成鄰近聚落居民的生命財產損失。岩石邊坡之破壞案例，大
    多受到極端降雨、地震等外在因素，或是坡體內部力學性質等內在因素之
    影響，由破壞案例亦可以得知，岩石邊坡產生滑動之機制，可能也與岩坡
    之種類以及其尺寸或內在、外在邊界條件有關。
    本研究根據不同的文獻及現地探勘資料，調整出適合室內實驗的
    模型。選擇幾項最典型的逆向坡災害，如翻覆、內部褶皺及楔型滑動，利
    用PFC3D 建構模型並調整成符合室內試驗之結果，並且探討內部的不同
    影響因子（組成、解壓階數及角度等），討論弱面在不同幾何分布及環境
    影響下，滑動塊體之形成與邊坡破壞行為 ，進而應用至實際案例上。

    Taiwan is an island where located at the Circum-Pacific Seismic Zone.
    These may be attributed to the main reasons that have formed Taiwan as a
    mountainous country with complicated geological conditions, where the
    mountain plains are less likely to cause the rock slope to slip or destroy. If the
    rock slope by the heavy rain, earthquakes, river erosion and other natural
    factors or the impact of human factors development, resulting in the settlement
    of residents living and property losses. It is also possible to know from the case
    of damage that the rock slope sliding mechanism, which may also be related to
    species, size or internal, external boundary conditions.
    In this study, according to different literature and the current survey data,
    adjust the model for the physical model test . Choose several of the most typical
    anti-dip slope disaster, using the PFC3D model to adjust the same conditions
    for the physical test, and explore the internal impact of different factors. Discuss
    the formation of sliding blocks and the behavior of slope damage under
    different environmental influences, and then apply to the actual case.

    摘要 i Abstract ii 目錄 iii 圖目錄 viii 表目錄 xv 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究動機 2 1.3 論文架構 3 第二章 文獻回顧 6 2.1 台灣地區對逆向坡的定義 6 2.2 邊坡破壞的巨觀變形特徵 6 2.3 逆向坡的破壞機制 8 2.4 以物理模型試驗及分離元素法分析岩坡的重力變形機制 11 2.4.1 物理模型實驗及數值模擬結果之比較 12 2.5 以分離元素法與離心模型模擬於不同尺度下順向坡滑動行為 16 2.6 單片互層順向坡離心模型試驗結果 17 2.7 厚薄夾層順向坡離心模型試驗結果 19 2.8 整理數值模型之參數 21 2.9 校正數值模型之參數 23 2.10 PFC3D理論介紹 25 2.10.1 PFC3D理論架構 25 2.10.2 PFC3D基本假設 26 2.10.3 PFC3D運算原理 26 2.10.4 接觸組成模式 27 2.10.5 接觸勁度模式 27 2.10.6 滑動分離模式 28 2.10.7 鍵結模式 28 第三章 研究方法 30 3.1 物理模型試驗 30 3.1.1 物理模型基本假設 30 3.1.2 試體基本物理性質及力學性質 31 3.1.3 試體製作 32 3.1.4 試驗儀器 37 3.1.4.1 試體放置範圍及固定方法 37 3.1.4.2 實驗拍攝儀器 38 3.1.4.3 實驗濕度控制方法 42 3.2 試體設置條件及實驗代號 44 3.2.1 試體組成 44 3.2.2 卸載長度 46 3.2.3 實驗角度 47 3.2.4 實驗規劃表 47 3.3 實驗理論及實驗步驟 48 3.3.1 正規化抗彎勁度推導 48 3.3.2 正規化抗彎勁度Ｋ各實驗中的比較 50 3.3.3 實驗步驟 52 3.3.3.1 實驗步驟 52 3.3.3.2 實驗停止準則 54 3.4 抗拉實驗結果 54 3.5 撓度實驗結果 58 3.6 考慮Ｅ值後各實驗的Ｋ值比較 60 第四章 1g物理實驗之結果 61 4.1 實驗結果之數據分析 61 4.2 SL_45A_2S實驗結果 63 4.3 SL_75A_2S實驗結果 66 4.4 SL_45A_decrease實驗結果 69 4.5 SL_75A_decrease實驗結果 71 4.6 SL_45A_1S實驗結果 73 4.7 SL_75A_1S實驗結果 75 4.8 K值大於1實驗結果 76 4.8.1 雙層組成(DL)實驗結果 76 4.8.2 四層組成(QL)實驗結果 78 4.9 探討K值對實驗的結果 81 第五章 物理實驗與數值模擬之結果 84 5.1 PFC3D參數設定變化影響 84 5.2 各實驗結果與PFC3D模擬結果比較 86 5.2.1 SL_45A_2S實驗及模擬比較 86 5.2.2 SL_75A_2S實驗及模擬比較 86 5.2.3 SL_45A_decrease實驗及模擬比較 87 5.2.4 SL_75A_decrease實驗及模擬比較 88 5.2.5 SL_45A_1S實驗及模擬比較 89 5.2.6 SL_75A_1S實驗及模擬比較 90 5.2.7 DL實驗及模擬比較結果 90 5.2.8 QL實驗及模擬比較結果 92 5.2.9 模擬及實驗比較結果之統整 94 5.3 不同Ｋ值下相同模型之結果 94 5.4 相同模型不同尺寸之結果 97 5.5 假設相同Ｋ值下不同模型之結果 99 第六章 結論 101 第七章 建議與討論 104 參考文獻 105 附錄 107 附1 107

    1. 莊庭鳳，「以分離元素法探討板岩邊坡變形機制」，碩士論文，國立高雄
    大學土木與環境工程所，高雄(2014)
    2. 曾煒傑，「以分離元素法與離心模型模擬在不同尺度下順向坡滑動行為」，
    碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園(2015)
    3. 林育槿，「以分離元素法與離心模型試驗探討順向坡滑動行為」，碩士論
    文，國立中央大學土木工程學系，桃園(2016)
    4. 李昆澤，「探討不同型態及尺度順向坡的滑動與堆積行為」，碩士論文，
    國立中央大學土木工程學系，桃園(2016)
    5. 謝政育「以分離元素法探討沉積岩順向坡在滑動過程中內部應力的發
    展」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，桃園(2016)
    6. 李錫堤，「台灣困難地質條件之工程挑戰與對策」， 岩盤工程研討會
    (2012)。
    7. 唐昭榮、胡植慶、羅佳明、林銘郎，「遽變式山崩之PFC3D 模擬初探-以
    草嶺與小林村為例」，地工技術，第122 期，143-152 頁，(2009)。
    8. 林俐玲、黃振全，「深層岩體潛移邊坡滑動行為研究─以廬山地滑為例」，
    國立中興大學水土保持學系研究報告，(2009)。
    9. Chigira, M. “Long-term Gravitational deformation of rocks by mass rock
    creep”, Engineering Geology, vol.32, pp. 157-184 (1992).
    10. Duncan C. Wyllie, Christopher W. Mah, Rock slope engineering:civil and mining, New York,(2005)
    11. Evert Hoek, Practical rock engineering, Canada,(2000)
    12. Lin F., Wu L. Z., R. Q. Huang, Zhang H. , “Formation and characteristics of
    the Xiaoba landslide in Fuquan, Guizhou, China”, Landslide, (2017)
    13. Cui Shenghua, Pei Xiangjun, Huang Runqiu, “Effects of geological and
    tectonic characteristics on the earthquake-triggered Daguangbao landslide,
    China”, Landslide, (2017)

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