臺灣博碩士論文加值系統

土石流之巨礫撞擊力十分強大，容易造成防災構造物之損壞，本衝擊研究模擬防砂構造物前加置內填或不內填砂石之小汽車廢輪胎，並撞擊不同的胎面與點位，分析撞擊時消減之能量與最大撞擊力多寡，期能瞭解凹陷量與勁度等相關特性，使設計保護結構物安全時有更明確之依據。
本試驗之結果顯示，在輪胎內加入碎石級配後可以有效控制壓縮量，促使廢輪胎可以保持良好的緩衝效果，不受衝擊過大而損壞。試驗配置具相當高差量，使得鐵球滾下能將廢輪胎完全壓扁時，仍可降低約62%之最大衝擊力，且動能消減比例仍可達75%，其餘衝擊試驗(含填充碎石級配組及試驗高差較低而未使空胎為壓扁之輪胎組)皆可降低95%以上之最大撞擊力值和動能。

The impact force due to huge boulders of the debris flow is very large and can easily cause damages to debris control structures. This experimented study evaluates the effectiveness of using compact car used-tire cushion device on reducing the maximum impact force and the energy associated with different impaction points and different used-tire surfaces. Both impact forces and deflections due to iron balls striking used-tire cushion device were recorded.
From the experiments, the used-tire with backfills of crushed gravels can reduce the compression deflection. These tires not only serve as an effective cushion system, but also avoid damages when suffering enormous impact. In tests with height difference of 0.95 meters, the compact car used-tire was completely squashed by the iron ball. It can still reduce 62 percent of the maximum impact force. The energy absorption appears to be 75 percent for such extreme case. Other experiments (used-tires with backfills of crushed gravels and vacant tires with a smaller height difference of 0.54 meters) indicate at least 95 percent reductions on both the maximum impact force and the energy.

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
第二章 文獻回顧 4
2.1土石流的分類 4
2.2 土石流之發生方式 4
2.3 土石流之流動 6
2.4 土石流巨礫撞擊力之研究 7
2.5 緩衝材料 9
2.6原型廢輪胎於工程上之利用 11
第三章 實驗室試驗配置 14
3.1試驗設備 14
3.2 試驗配置 18
3.2.1軌道配置 18
3.2.2 試驗配置 18
3.3 試驗方法與步驟 22
第四章 試驗結果 25
4.1 前期試驗差異 25
4.2 理論公式 26
4.3 試驗結果 32
4.3.1 撞擊曲線說明 32
4.3.2 第一試驗組試驗結果 32
4.3.3 第二試驗組試驗結果 40
4.4.1 撞擊速度與理論衝量 45
4.4.2 撞擊力分析 46
4.4.3 實測與推算衝量之分析 49
4.4.4等效彈簧勁度計算 52
4.4.5 最大撞擊力削減程度 53
4.4.6 撞擊力動能折減分析 53
4.4.7 試驗結果與討論 54
第五章 結論與建議 56
參考文獻 59
附錄一 第一試驗組撞擊數據表
附錄二 第二試驗組撞擊數據表
附錄三 實測與推算衝量之比較表
附錄四 等效彈簧勁度計算表

表目錄
表1-1歷年試驗一覽表 3
表3-1試驗輪胎規格說明表 14
表4-1試驗條件差異一覽表 25
表4-2廢輪胎胎面完整撞擊數據表 34
表4-3廢輪胎胎面磨損撞擊數據表 35
表4-4廢輪胎胎面完整填充碎石擊配撞擊數據表 37
表4-5 第一試驗組撞擊數據表 38
表4-6 第一對照組撞擊數據表 40
表4-7輪胎間之縫隙撞擊數據表 41
表4-8輪胎間之縫隙撞擊填充碎石級配數據表 43
表4-9 第二對照組撞擊數據表 44
表4-10理論速度與衝量一覽表 45
表4-11各試驗組撞擊數值一覽表 46
表4-12各組之對照組撞擊力平均值 49
表4-13 理論緩衝總衝量P2與凹陷量推算總衝量 比較表 50
表4-14 於輪胎撞擊前後之衝量比較表 51
表4-15 等效彈簧勁度K與α計算表 52
表4-16各試驗組最大撞擊力削減程度一覽表 53
表4-17 各試驗組撞擊力動能折減比例一覽表 54

圖目錄
圖2-1 土石流流動性狀示意圖 7
圖2-2 廢輪胎護坡工法(牛埔教學園區) 13
圖2-3 鋼軌（Ｈ型鋼）樁背裝設廢輪胎之防落石柵(台21線80K+800) 13
圖2-4 艇或漁船等小型船舶多使用廢輪胎作為護舷材 13
圖2-5 原型廢輪胎運用於護坡上 13
圖2-6廢輪胎防砂堤之消波狀況 13
圖2-7埋入廢卡車輪胎作為地下陰溝 13
圖3-1 填充之碎石粒徑分佈曲線圖 14
圖3-2 胎面紋路完整 15
圖3-3 胎面紋路磨損 15
圖3-4 大鐵球(236公斤) 15
圖3-5 力規(Force Sensor) 15
圖3-6 木板(40cm*40cm) 16
圖3-7 三角鐵板 16
圖3-8 鐵板(13cm*20cm) 16
圖3-9 VXI多槽訊號擷取器 17
圖3-10 量測廢輪胎之凹陷量配置圖 18
圖3-11 第一試驗組俯視圖 19
圖3-12 第一試驗組側視圖 19
圖3-13 第一對照組俯視圖 20
圖3-14 第一對照組側視圖 20
圖3-15 第二試驗組俯視圖 21
圖3-16 第二試驗組側視圖 21
圖3-17 第二對照組側視圖 22
圖3-18 第二對照組側視圖 22
圖3-19實驗步驟流程 24
圖4-1 球體滾落示意圖 26
圖4-2 量測廢輪胎之凹陷量示意圖 28
圖4-3 撞擊過程之自由體圖 29
圖4-4 撞擊曲線說明圖 32
圖4-5 廢輪胎胎面完整(高差0.54公尺撞擊圖) 33
圖4-6 廢輪胎胎面完整(高差0.95公尺撞擊圖) 33
圖4-7 廢輪胎胎面紋路磨損(高差0.54公尺撞擊圖) 34
圖4-8 廢輪胎胎面紋路磨損(高差0.95公尺撞擊圖) 35
圖4-9 胎面完整填充碎石級配(高差0.54公尺撞擊圖) 36
圖4-10 胎面完整填充碎石級配(高差0.95公尺撞擊圖) 36
圖4-11 胎面磨損填充碎石級配(高差0.54公尺撞擊圖) 37
圖4-12 胎面磨損填充碎石級配(高差0.95公尺撞擊圖) 38
圖4-13 第一對照組(高差0.54公尺撞擊圖) 39
圖4-14 第一對照組(高差0.95公尺撞擊圖) 39
圖4-15 輪胎間之縫隙撞擊(高差0.54公尺撞擊圖) 40
圖4-16 輪胎間之縫隙撞擊(高差0.95公尺撞擊圖) 41
圖4-17 輪胎間之縫隙撞擊填充碎石級配(高差0.54公尺撞擊圖) 42
圖4-18 輪胎間之縫隙撞擊填充碎石級配(高差0.95公尺撞擊圖) 42
圖4-19 第二對照組(高差0.54公尺撞擊圖) 43
圖4-20 第二對照組(高差0.95公尺撞擊圖) 44
圖4-21 碰撞前後衝量分配示意圖 50

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