臺灣博碩士論文加值系統

順向坡滑動是台灣邊坡破壞中最普遍發生者，加上台灣的地質多由砂岩及頁岩組成，此兩種岩性較為脆弱。近年來，高強度及長延時的降雨，對於台灣地質有劇烈的影響，例如水由表面風化岩層之裂隙滲入而降低岩石的強度，或使土壤中的孔隙水壓力上升，因而降低土壤的剪阻抗力，產生山坡滑動及土石流，影響民生安全。
本研究藉由離散元素法(discrete element method)模擬不同型態及尺度順向坡在不同水位條件下之滑動過程與堆積行為分析其破壞模式，亦將探討岩層中水的浮力對於模擬的影響。其數值模型建置參考曾煒傑(2015)及林育槿(2016)之離心機物理試驗模型。
本研究方法首先對於數值模型進行弱化區指令修正及參數調整，並比對物理試驗結果。整合三組數值模型使用之參數，包含乾燥顆粒間之摩擦係數與泡水弱化後顆粒間之摩擦係數，統整後乾燥摩擦係數採用0.7而弱化後摩擦係數採用0.3。參數確認後，進行模擬分析，分析項目包含邊坡的滑動過程、堆積結果、岩層的位移變化量與岩層平均滑動速度量。
本研究模擬結果中，順向坡的滑動破壞模式會依據岩層組構而有不同，單層互層且層面角度30度順向坡為「坡腳移除型滑動」，單層互層且層面角度60度順向坡為「坡腳鼓脹型滑動」，厚薄夾層且層面角度30度順向坡為「落石破壞模式」三種破壞模式。
希望藉由本研究之模擬結果分析不同型態及尺度順向坡滑動破壞的影響範圍，提供資訊予防災單位參考，降低順向坡滑動所帶來的災害。

Dip slope sliding is the most occurrence of slope disaster in Taiwan and the geology of Taiwan mostly consists of sedimentary rocks like sandstone and shale, both are very weak rocks. In recent years, the rainfall intensity enhancement and the influence time lengthened, had the severe influence on the geology of Taiwan. For instance, water easily seeps through aperture of rocks and reduces rock strength, or increases the pore water pressure thus decrease the shear resistance of soil. Due to above reasons, slope easily to produce slide and mudslide.
In this study, the discrete element method is used to simulate the sliding process and the deposition behavior of different types and scale slopes under different water level conditions, and discusses the effect of floating in numerical simulation. The numerical model is based on the centrifuge physical test model of Zeng, W. J. (2015) and Lin, Y. J. (2016)’s thesis.
The numerical models are carried out to modify the code of the weakening zone, and the results are compared with the physical test results. The aim is to integrate the parameters used by the three numerical models, including the dry friction coefficient and the wet friction coefficient which is reduced by water’s influence. After number of test, we decided to adopt the value of dry friction coefficient is 0.7 and the wet friction coefficient is 0.3, and using the discrete element method to simulate at different gravity. The analysis items include the sliding process of the slope, the stacking result, the displacement of each particle and the velocity of particle.
In this study, the sliding failure mode of the dip slope will be different according to the rock structure. The dip slpoe which is interbed layer and the angle of layer is 30 degrees is "remove the toe of slope sliding mode". The dip slpoe which is interbed layer and the angle of layer is 60 degrees is "slope bulging sliding mode". The dip slpoe which layer is alteration and the angle of layer is 60 degrees is "rock fall mode".
It is hoped that the simulation results of this study will provide to the disaster prevention center to reduce the disaster caused by sliding slop.

摘要 i
Abstract iii
目錄 v
圖目錄 ix
表目錄 xxii
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3簡述各章內容 4
第二章 文獻回顧 5
2.1沉積岩 5
2.2順向坡 5
2.3台灣過去順向坡滑動案例 6
2.3.1草嶺順向坡山崩 6
2.3.2中山高速公路八堵交流道 7
2.3.3汐止林肯大郡社區順向坡滑動 8
2.3.4南投九份二山山崩 8
2.3.5小林村獻肚山山崩 9
2.3.6國道3號七堵段3.1公里處順向坡滑動 10
2.3.7台灣重大順向坡滑動災害歷史 10
2.4 順向坡滑動因素及行為 11
2.4.1順向坡滑動影響因子 11
2.4.2順向坡滑動破壞模式 12
2.4.3層間剪裂帶對順向斜坡上的岩體破壞機制 13
2.4.4板岩邊坡的變形 15
2.5 PFC3D理論背景介紹 16
2.5.1 PFC3D軟體介紹 16
2.5.2 PFC3D基本假設 17
2.5.3 PFC3D運算原理 17
2.5.4接觸組成模式 20
2.6 數值模擬分析案例 25
2.6.1草嶺順向坡山崩 25
2.6.2小林村獻肚山山崩事件 27
2.6.3 國道3號七堵段3.1公里處順向坡滑動 29
2.6.4 蘇花公路115.9k邊坡滑動 31
2.7離散元素法模擬物理模型試驗 36
2.7.1 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 37
2.7.2 以分離元素法與離心模型試驗探討順向坡滑動行為 41
第三章 研究方法 52
3.1離散元素模型 52
3.1.1 數值模型單位設定 52
3.1.2 數值模型試驗設定 53
3.2數值模型改善內容及方法 56
3.2.1泡水弱化方法 56
3.2.2數值模型改善範圍 58
3.2.3參數調整與設定 60
3.2.4各模型考慮浮力影響之最終參數 68
3.2.5數值模擬方法 71
第四章 不同型態順向坡數值模擬結果 72
4.1模擬時間轉換原型時間方法及堆積行為參數定義 73
4.2不同型態順向坡在不同條件下模擬結果 77
4.2.1正常水位條件之滑動過程與堆積結果 77
4.2.2高水位條件之滑動過程與堆積結果 101
4.3不同型態順向坡的模擬結果比較與破壞變形模式 123
4.3.1不同型態順向坡模擬結果 123
4.3.2不同型態順向坡模擬結果比較 130
第五章 浮力對模型的影響 137
5.1不同類型順向坡在不考慮浮力影響之模擬結果 137
5.1.1不考慮浮力影響之模擬結果 138
5.1.2探討浮力對不同型態順向坡堆積結果的影響 155
第六章 結論 159
建議 161
參考文獻 162
附錄 164
問題與討論 164
附1 各模型修正前後結果比較 166
附2 不同型態順向坡數值模擬結果 168
附2.1正常水位條件之滑動過程與堆積結果 168
附2.2 高水位條件之滑動過程與堆積結果 195
附3浮力對不同型態順向坡的影響 223
附3.1正常水位條件之滑動過程 223
附3.2高水位條件之滑動過程 249

1.李正楠，「草嶺崩坍地受震行為初探」，碩士論文，國立台灣大學土木工程學系，臺北(2000)
2.李錫堤(2012)台灣困難地質條件之工程挑戰與對策，2012年岩盤工程研討會，589-598
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.洪如江，天塹可以飛渡、崩山足以斷流(草嶺順向坡滑動)，地工技術，第77期，第5-18頁(2000)
5.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)
6.陳正旺，「車籠埔斷層周圍岩石力學特性之初探」，碩士論文，國立台灣大學土木工程學系，臺北（2005）
7.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)
8.Chigira, M., ‘‘Long-term gravitational deformation of rocks by mass rock creep,’’ Engineering Geology, Vol.32, 157-184(1992).
9.Giani G.P., Migliazza M., Segalini A., ‘‘Experimental and theoretical studies to improverock fall analysis and protection work design,’’ Rock Mech Rock Eng, 37, 369-389(2004).
10.Hung, J. J., ‘‘A Study on the Failure and Stability of Dip Slopes,’’ Sino-Geotechnics, No.94, 5-18 (2002).
11.Itasca Consulting Group Inc. (2002) PFC3D (Particle Flow Code in 3 Dimensions). Version 3.0 Minneapolis, MN: ICG.
12.Chia-Ming Lo, Ching-Fang Lee, Hsien-Ter Chou, Ming-Lang Lin ‘‘Landslide at Su-Hua Highway 115.9k triggered by Typhoon Megi in Taiwan,” Landslides, 11, 293-304(2014)
13.Lo, C. M., Cheng, T. Y., Lin, Y. H., Hsiao, C. Y., Wei, L. W., ‘‘A Kinematic Model of the Translational Slide at the Cidu Section of Formosan Freeway,’’ Chinese Soil and Water Conservation, 42, 175-183(2011)
14.Lee, W. F., Liao, H. J., Chang, M.H., Wang, C.W., Chi, S.Y., Lin, C.C., ‘‘Failure Analysis of a Highway Dip Slope Slide,’’ Performance of Constructed Facilities, Vol.27, 116–131 (2013).
15.Potyondy, D. O., Cundall, P. A., ‘‘A bonded-particle model for rock,” International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 41, 1239-1364(2004).