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研究生:林定叡
研究生(外文):Lin, Ting-Jui
論文名稱:剪裂帶錯動對溢洪道之影響
論文名稱(外文):The Effects of Shear Bands on a Spillway
指導教授:許澤善許澤善引用關係
指導教授(外文):Hsu, Tse-Shan
口試委員:宋見春
口試委員(外文):Sung, Jen-Chun
口試日期:2014-07-05
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:土木工程學系
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:96
中文關鍵詞:溢洪道上舉管湧剪裂帶滑移Rankine主動破壞面
外文關鍵詞:spillwayupliftpipingshear bandslideRankine active fracture surface
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本論文先行利用各種不同的圖形資料進行仁義潭水庫鄰近地區及溢洪道底版與側牆基礎版下方岩石或回填土之剪裂帶或剪裂構造之辨識,之後利用剪裂帶岩石或土壤脆性破裂之特性進行仁義潭水庫溢洪道破壞原因之探討。
研究結果顯示1022嘉義大地震後仁義潭水庫鄰近地區、溢洪道底版與側牆基礎版下方岩石或回填土均因活動斷層、溢洪道底版與側牆基礎版滑動而衍生一些剪裂帶或剪裂構造,由於剪裂帶或剪裂構造岩石或土壤脆性破裂之持續增加,庫水或雨水大量在剪裂帶或剪裂構造中集中流動,因而在滲流轉變為管流後,在水流速度大幅增加後造成仁義潭水庫溢洪道之上舉破壞與管湧破壞。有鑑於局部化變形衍生之剪裂帶或剪裂構造對仁義潭水庫溢洪道破壞存在關鍵之影響,建議未來能將剪裂帶或剪裂構造之影響納入溢洪道耐震設計規範中,同時建議溢洪道底版與側牆基礎版之有效止滑能納入溢洪道施工規範中,且施工規範亦須規定溢洪道側牆與牆背回填土間、牆背回填土與原有坡地間在使用合適的加勁構件後均不容許相對位移之存在,藉以避免Rankine主動破壞面不會在牆背回填土中出現。
This study identified the shear bands or shear kink-bands of rocks or backfills beneath the slabs and side-walls in the neighborhood and spillway of Renyitan Reservoir. Then we investigated the causes of spillway destructions in Renyitan Reservoir by the property of brittle fracture of rocks and soils in shear bands.
The result of this study shows that the rocks and backfills beneath the slabs and side-walls in the neighborhood and spillway of Renyitan Reservoir result in some shear bands or shear kink-bands because of the slides of active faults, spillway slabs and spillway side-walls. Due to the continuously increased brittle fracture in the rocks and soils of shear bands or shear kink-bands, reservoir water or rain water flow aggregately in the shear bands or shear kink-bands in a great quantity. Therefore, after the seepage is converted into pipe flow and the current speed is increased greatly, it results in the uplift destruction and piping destruction in the spillway of Renyitan Reservoir. In view of the critical effects of shear bands or shear kink-bands resulted from localizations of deformations on the spillway destruction of Renyitan Reservoir, it is suggested that the effects caused by shear bands or shear kink-bands should be considered in the seismic design of spillways in the future. It is also suggested that effective preventions for the slippage of the slabs and side-walls of spillways should be considered in the design of spillways, and relative displacements between side-walls and backfills and between backfills and original slopes after appropriate stiffeners are implemented should not be allowed to avoid Rankine active failure surfaces in the backfills.
誌 謝 i
摘 要 ii
Abstract iii
目 錄 v
圖目錄 ix
表目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究步驟 4
第二章 文獻回顧 5
2.1 溢洪道類型 5
2.2 溢洪道設計規範 8
2.2.1 印度之溢洪道設計規範 8
2.2.1.1 導流牆 8
2.2.1.2 隔膜牆 10
2.2.1.3 導流牆設計 11
2.2.1.4 隔膜牆設計 13
2.2.1.5 錨定設計 14
2.2.2 中華人民共和國之溢洪道設計規範 15
2.2.2.1 泄槽底板 15
2.2.2.2 邊牆 15
2.2.2.3 地基及邊坡處理設計 15
2.3 溢洪道破壞模式 16
2.3.1 管湧破壞 16
2.3.2 混凝土和砂漿變質 17
2.3.3 上舉力破壞 18
2.3.4 河岸滑動破壞 19
2.4 剪裂帶相關文獻 20
2.4.1 變位地形 20
2.4.2 剪裂構造 21
2.4.3 剪裂帶之構成機制 23
2.5 仁義潭水庫監測資料 25
2.5.1 強震儀監測結果 26
2.5.2 沉陷計監測結果 26
2.5.3 傾斜變位計監測結果 27
第三章 研究內容與研究方法 34
3.1 地理位置 34
3.2 地質及地質構造 35
3.2.1 地質 35
3.2.2 地質構造 36
3.3 水文條件 37
3.3.1降雨量 37
3.4 地震條件 38
3.4.1 震央在台灣各地之年有感地震分佈圖 38
3.4.2 震央在嘉義縣之年有感地震次數分佈圖 39
3.4.3 震央在嘉義縣之年有感地震最大規模分佈圖 40
3.5 剪裂帶之辨識 40
3.5.1 藉由位移速度向量分佈圖辨識剪裂帶 40
3.5.2 藉由衛星影像圖辨識剪裂帶 41
3.5.3 藉由空拍影像圖辨識剪裂帶 42
3.5.4 藉由地拍影像圖辨識剪裂帶 43
3.6 溢洪道之破壞現象 45
3.7 仁義潭水庫溢洪道實際破壞原因之探討 51
第四章 研究結果之比較與討論 52
4.1 現地剪裂帶之辨識結果 52
4.1.1 藉由位移速度向量分佈圖辨識剪裂帶之結果 52
4.1.2 藉由衛星影像圖辨識剪裂帶之結果 53
4.1.3 藉由空拍影像圖辨識剪裂帶之結果 54
4.1.4 藉由地拍影像圖辨識剪裂帶之結果 55
4.2 溢洪道底版滑動衍生之剪裂構造 58
4.2.1 溢洪道底版滑動之跡象 58
4.2.2 溢洪道底版滑動衍生之剪裂構造 60
4.3 溢洪道左岸側牆基礎版滑動衍生之剪裂構造 61
4.3.1 溢洪道左岸側牆基礎版滑動之跡象 61
4.3.2 溢洪道左岸側牆彎曲衍生之剪裂構造 65
4.3.3 溢洪道左岸側牆基礎版滑動衍生之剪裂構造 66
4.4 國內外溢洪道破壞之比較 71
4.5 仁義潭水庫溢洪道實際破壞原因之探討 72
第五章 結論與建議 75
參考文獻 79
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[29]中興工程顧問股份有限公司,仁義潭水庫第二次安全評估總報告,經濟部水利署委託研究計畫,2008。
[30]台灣自來水公司第五區管理處,「仁義潭水庫溢洪道災因調查及修復方案檢討工作會議簡報」,2013。
[31]Hsu, Tse-Shan, Chiu, Shey-En, Hsu, Stephen and Ho, Cheng-Chieh, &;quot;A Particle Floating Model for the Initiation of Debris Flows,&;quot; 37th National Conference on Theoretical and Applied Mechanics &; The 1st International Conference on Mechanics, ctam2013_ submission_76 , 2013.
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