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研究生:林光敏
論文名稱:梨山地區地滑行為與數值模擬之研究
指導教授:林銘郎林銘郎引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
中文關鍵詞:梨山地滑行為地滑監測數值模擬
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梨山地區位於中橫公路(台八線)與其宜蘭支線(台七甲線)之交會處,面積廣達230公頃。民國79年4月間在連續降雨後,台七甲線73k發生路基邊坡破壞,造成交通中斷,並有建築物連帶嚴重下陷與龜裂之情形。在整治工程之作用下,已無邊坡滑動破壞之情形發生,但由地滑監測結果顯示,滑動體仍持續緩慢變形中。由於梨山地區為一古地滑區,先天地質與地形條件即有利於地滑之發生,同時在地層中蘊育出複雜的地下水環境。因此對於滑動的機制尚未能充分掌握。故本研究希望藉由歷年來地層分佈調查資料,與監測系統所記錄之雨量、地下水位變化及坡體變形量,探討影響坡體持續變形之因素,據以建立簡化分析模式,進行邊坡穩定分析與滑動體變形之數值模擬,並與觀察到的現象比對,進而了解其地滑行為。
研究分析對象主要分別為梨山賓館、台汽車站下方,與活動中心所屬滑動體,三者位置相互鄰近,為梨山村建築物集中之區域。地層分佈與地下水位面資料係採用ArcView8.1軟體進行圖層之套疊、整合分析與展示。由地表及地層傾斜位移量,以下邊坡位移情形較顯著,其中又以B-1滑動體位移量最大,研判可能受到坡趾支承力減少所影響。由梨山賓館西南方水位觀測記錄顯示,該區域地層內存在一不受降雨影響之水位,水之來源可能主要來自其上邊坡地層內之滲流補助,而三自動測站所量測到之水位深度亦有很大的差異,由地下水檢層與排水廊道水平鑽探岩心,研判上下邊坡間應有一阻水層,影響了水位高程與流向。由邊坡穩定分析與數值模擬分析結果,潛在滑動面位於下邊坡坡度變陡處,與實際地表位移集中於下邊坡之現象相符。梨山賓館後方之高水位對邊坡之影響,主要可能為造成上邊坡地層內局部材料之塑性破壞,同時可能造成梨山賓館後方主滑落崖之崩積層向下滑動。
The Lishan landslide in central Taiwan is a large complex earth slide. After the heavy rain in April 1990, the lower part of the slope slid and buildings within the vicinity were damaged.Drainage networks and monitoring system have been continually carried out in the last decade, the monitoring records points out that the slope movement were slowed down but showed a long-term slow deformation. The mechanism of sliding and deformation of the slope has not been fully clarified because of the complex distribution of stratum and groundwater conditions.
This study focues on three sliding masses that surround Lishan Hotel. First former investigation results were collected including geological exploration and slope movement monitoring data and these data facilitate the analyses of characteristics of slope deformation and groundwater condition. Different variation of groundwater tables were monitored by three auto-recorded piezometers and the constant hydraulic heads at south-west side of Lishan Hotel indicating that the potential of relatively low permeability zones, which strongly influence groundwater conditions within the slope. Direction of slope movement is observed to be different at two sliding surface of one inclinometer.
To study the behavior of Lishan landslide, stability and numerical analysis were conducted, the former is the program STABL based on limit equilibrium method, the latter is finite difference program FLAC .It is shown that the topographical change at lower part of slope caused by failure event in 1990 influences the stability of slope, therefore the lower part of slope is more unstable than the upper part, and these phenomenon can be observed by surface displacements. The location of sliding surface obtained by STABL and inclinometer data almost matches to each other, which reveals the probability of overall slide of the slope. After a heavy rainfall , the rise of groundwater table in the lower part of slope decreases the slope stability, whereas the constant hydraulic heads in the slope could triggers displacements at the colluvium of scarp at the backside of Lishan Hotel.
第一章 緒論 1
1-1研究動機與目的 1
1-2研究方法及流程 2
第二章 文獻回顧 6
2-1地滑行為 6
2-2中橫公路沿線之前人研究成果 7
2-3數值模擬案例 9
第三章 梨山地區環境與地滑特性 21
3-1 地理位置 21
3-2 地形 21
3-3 地質 22
3-4 氣象 23
3-5 各地滑分區及其特性 23
3-5-1 地滑分區 23
3-5-2 各分區特性 24
3-5-3 監測系統配置 25
3-6 整治工程概況 26
3-7 歷年調查重要成果 27
第四章 坡體變形與水文地質 50
4-1 研究區域之選定 50
4-2 研究區域地層分佈 50
4-3 坡體變形特徵 51
4-3-1 滑動方向 51
4-3-2 地表位移觀測 52
4-3-3 地層傾斜變位 52
4-3-4 小結 53
4-4 區域內水文地質狀況 54
4-4-1 各滑動體地下水位變化 54
4-4-2 最高水位變化情形 55
4-4-3 水文地質研判 56
4-5 排水廊道沿線地質 57
4-5-1 液塑限試驗 58
4-5-2 粒徑分析 58
4-5-3 X-RAY繞射 59
4-5-4 潛變試驗 59
第五章 邊坡穩定分析 91
5-1分析剖面與輸入地層參數 91
5-2 邊坡穩定分析條件 91
5-2-1 剖面一(N480E) 92
5-2-2 剖面二(N150W) 93
5-3 結果與討論 93
第六章 坡體變形數值分析 106
6-1數值模型之建立 106
6-1-1 網格建立 106
6-1-2 地層參數之反算 106
6-1-3 邊界條件 107
6-2 數值分析 107
6-2-1自由水位狀態 108
6-2-2 阻水層狀態 108
6-3 數值分析結果討論 110
第七章 結論與建議 118
7-1 結論 118
7-2 建議 119
1.工研院能資所,「梨山地區地層滑動調查與整治方案規劃」,水土保持局第二工程所委託計畫總報告,(1993)。
2.工研院能資所,「八十四年度梨山地區地層滑動整治計畫-「監測系統」委託技術服務報告」,水土保持局第二工程所委託計畫,(1996)。
3.工研院能資所,「八十六年度梨山地區地層滑動整治計畫-「監測系統」委託技術服務報告」,水土保持局第二工程所委託計畫,(1998)。
4.中華顧問工程司,「八十五年度梨山地區地層滑動整治計畫-「監測系統」委託技術服務報告」,水土保持局第二工程所委託計畫,(1997)。
5.中華顧問工程司,「八十五年度坡地災害整治計畫-「梨山地區地層滑動基本設計與補充調查」委託技術服務成果報告」, 水土保持局第二工程所委託計畫,(1999)。
6.中華水土保持學會,「梨山地滑地區管理準則之研究(一)期末報告」,(1998)。
7.中華水土保持學會,「梨山地滑地區管理準則之研究(二)期末報告」,(1999)。
8.富國技術工程公司,「八十八年度坡地災害整治計畫-「監測系統分析及運用」委託技術服務工作報告」,(2001)。
9.富國技術工程公司,「梨山地滑區第四期監測系統委託技術服務工作報告」,(2001)。
10.中華水土保持學會,「梨山地滑地區管理準則訂定(三)」, 水土保持局第二工程所委託研究計畫期末報告,(2000)。
11.中興大學土木工程學系,「梨山地滑地區綜合資料庫建立與應用」,(2000)。
12.中興大學土木工程學系,「梨山地區地層滑動整治計畫成效評估之專家學者座談會會議資料」,(2002)。
13.中興大學土木工程學系,「梨山地區地層滑動整治計畫成效評估研討會論文集」,(2002)。
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