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成果發表 (102年投稿論文)

目錄

利用公路邊坡穩定案例分析探討地下水位的影響

SLOPE/W程式分析公路邊坡穩定性案例簡述

PLAXIS 程式分析公路邊坡穩定性案例簡述

STABL程式分析公路邊坡穩定性案例簡述

以SLOPE/W程式探討加勁擋土結構穩定性

佛光大學加勁邊坡動態監測結果淺釋

國內常用地工數值模擬程式於邊坡穩定案例分析結果比較

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研討會名稱

第21屆水利工程研討會

時間

2013年10月24~25日

地點

國立宜蘭大學

作者

趙紹錚、吳肇哲、黃宏謀、吳睿恆

論文題目

利用公路邊坡穩定案例分析探討地下水位的影響

摘要

本研究使用了國內大地工程界常用之邊坡穩定程式PLAXIS、SLOPE/W及STABL三個程式,模擬高速公路邊坡於不同地下水位高度時之穩定性。降雨或地下水的作用,對於邊坡穩定均有負面的影響。由於水滲入地層中會降低有效應力及剪力強度,因此容易造成邊坡的滑動。在豪大雨期間,山區道路經常發生崩坍,造成道路中斷即為此因素。一般對於降雨量變成入滲量,進而產生對於邊坡的穩定性的影響,很難能夠去量化它。但若使用數值模擬模式探討邊坡地下水位高低對安全係數的影響,對於邊坡穩定性的變化即可獲得一個較好的瞭解。本文使用PLAXIS程式、SLOPE/W程式及STABL程式,對高速公路之二處邊坡,進行邊坡穩定性分析比較後,說明地下水位對於邊坡安全係數的影響。

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研討會名稱

第21屆水利工程研討會

時間

2013年10月24~25日

地點

國立宜蘭大學

作者

趙紹錚、張家瑞、劉瀚聲、王棋立

論文題目

SLOPE/W程式分析公路邊坡穩定性案例簡述

摘要

台灣地形以山地居多,近年在平地開發越趨飽和的情況下,土木建設逐步向山坡地開發,使得邊坡安全性受到重視,進而開發或運用國外相關軟體進行分析及研究。本研究乃藉由地工數值模擬軟體SLOPE/W,對國道高速公路邊坡穩定性問題進行分析探討。分析原理採用二維極限平衡理論,以切片法進行邊坡分析與計算安全因子。本研究分析案例為國道高速公路新建之兩處邊坡,對此兩案例進行SLOPE/W程式建構模式分析。分析狀態分為常態、高水位、地震三種,並計算出各狀態下之安全係數是否符合規範。於SLOPE/W模擬分析完成後可知,此二案例之安全係數皆在規範之內。

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研討會名稱

第21屆水利工程研討會

時間

2013年10月24~25日

地點

國立宜蘭大學

作者

趙紹錚、鄭安、陳韋翰、陳鈺翔

論文題目

PLAXIS 程式分析公路邊坡穩定性案例簡述

摘要

本論文使用了國內大地工程界常用之邊坡穩定程式PLAXIS,模擬國道高速公路邊坡之安全穩定性。本論文首先介紹PLAXIS程式之基本操作、分析理論方法及計算方式。PLAXIS之有限元素理論,本論文皆予以簡要說明。接著使用PLAXIS程式,對國道3號大甲段之二處邊坡,進行邊坡穩定性分析比較。本論文並對於常用於邊坡穩定之地錨設施,進行預力衰減分析,瞭解地錨對於邊坡穩定之作用;最後加入地下水位及地震之因素後,探討其對於邊坡穩定之影響。

由PLAXIS進行二案例之地錨預力衰減分析後所得到之趨勢圖可看出,坡度對於地錨的影響相當大,坡度越大對於地錨作用於邊坡上之效益越高;反之坡度越小則對於邊坡上之效益也跟著越小。地震因子對於邊坡穩定之影響,垂直方向可分為上型地震及下型地震,由地震加速度係數來看,經由模擬分析後發現,對於滑動面較緩之邊坡,上型地震會使其安全係數下滑,而下型地震會使其安全係數提高;當滑動面較陡時,則結果會相反,上型地震會提高其安全係數,而下型地震則會降低其安全係數。由於發生暴雨的機會往往比發生地震來的高,在發生暴雨後,邊坡的地下水位往往瞬間提升,造成超額的孔隙水壓若無法得到釋放,由模擬分析得到之趨勢圖,可知暴雨對邊坡穩定造成之影響比地震來的頻繁。

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研討會名稱

第21屆水利工程研討會

時間

2013年10月24~25日

地點

國立宜蘭大學

作者

趙紹錚、徐輝明、高健華、呂偉宏

論文題目

STABL程式分析公路邊坡穩定性案例簡述

摘要

近年來,在人口持續成長及平地開發越趨完整,使得高速公路的建設逐漸開始向山坡地擴展,邊坡安全性受到重視。在興建高速公路的同時,需要使用地錨、擋土、排水及護坡等設施,來增加邊坡的穩定度,使工程得以安全及順利的進行。本研究使用了國內外大地工程界常用之邊坡穩定程式STABL程式,模擬國道高速公路邊坡之安全穩定性。本研究使用STABL程式,對國道高速公路之二處邊坡,進行邊坡穩定性分析,並加入地下水位及地震之因素,探討其對於邊坡穩定性之影響,瞭解其安全係數是否符合規範。分析狀態分為常態、高水位、地震三種狀態,計算出各狀態下之安全係數。在模擬分析完成後發現,目前兩案例安全係數皆在規範之內,邊坡屬安全穩定之狀態。

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研討會名稱

The 15th Conference on Current Researches

2013 大地工程研討會

時間

2013年9月11~13日

地點

國立雲林科技大學

作者

趙紹錚、鄭安、劉瀚聲、王棋立、呂偉宏、官佑

論文題目

以SLOPE/W程式探討加勁擋土結構穩定性

摘要

本文利用北美地區大地工程界常用之GeosStudio套裝軟體,模擬宜蘭縣境內佛光大學山坡地開發所應用加勁擋土結構之穩定性。GeoStudio套裝軟體包含了使用極限平衡法進行邊坡穩定分析的SLOPE/W程式,本文介紹其對加勁材的計算方式及數值方法之預測結果比較,以求得在各種不同條件下加勁擋土結構中,加勁材之力學行為與破壞模式。SLOPE/W程式進行加勁擋土結構分析時,對於每一層加勁材在滑動面處之受張應力考量上,同一切片上的加勁材所提供之受張應力相同。當加勁格網產生拉出破壞時,其加勁格網所受之拉應力便不相同。至於格網產生拉斷破壞時,被拉斷之各層格網所受之拉應力相同;其不同之處在於加勁材抗阻力量皆不相同,使得加勁材斷裂處所需之格網長度不同。而當破壞面未切過格網處時,該層格網便不會提供抗阻應力。SLOPE/W在加勁材的處理分析過程中,會將加勁材及加勁材摩擦力納入考量。分析結果得知佛光大學邊坡在無加勁狀況下安全係數為0.92,使用100kN/m地工合成加勁材後,安全係數提高至2.19。由分析結果得知無加勁狀態下,安全係數不符合設計規範,該案例於增設加勁材後之安全係數,則可以符合設計規範。

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研討會名稱

The 15th Conference on Current Researches

2013 大地工程研討會

時間

2013年9月11~13日

地點

國立雲林科技大學

作者

趙紹錚、黃宏謀、胡光復、高健華、陳鈺翔、詹前祐

論文題目

佛光大學加勁邊坡動態監測結果淺釋

摘要

地工合成材加勁擋土結構應用於大地工程領域中具有諸多優點,其已逐漸成為國外邊坡擋土結構之主流,在臺灣亦大量使用於邊坡工程之中。然在921地震中,許多結構都遭受破壞,其中也包括加勁擋土結構,因此對於加勁擋土結構於受地震力時之影響,仍有須要進一步的研究瞭解。過去對於加勁擋土結構動態分析所使用之地震資料,多以921或331地震資料進行模擬分析,但此地震資料並非加勁擋土結構直接反應之實際資料。

本研究為瞭解加勁擋土結構在地震發生時之直接反應及影響,在宜蘭縣礁溪鄉山麓之佛光大學校內加勁擋土結構設置地震監測系統,用以記錄直接反應之地震加速度資料。使用的地震監測系統之地震感測儀具有環境適應等諸多優點,因此直接架設於加勁擋土結構之各層階,並使用監測系統程式進行24小時監測。地震監測系統自啟用起共記錄7筆地震資料,每筆資料之地震反應趨勢不盡相同,然而在相同地震帶發生之地震則相似。

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研討會名稱

2013年中華民國力學學會年會暨第37屆全國力學會議及

第1屆國際力學會議

時間

2013年5月31日

地點

國立清華大學

作者

趙紹錚、胡光復、吳睿恆

論文題目

國內常用地工數值模擬程式於邊坡穩定案例分析結果比較

摘要

任何國道邊坡人為設施之工程損壞或災害,均自有其發生之機制與原因,然諸多大地工程問題皆發生於地表面之下,一般除借助地下調查或探測技術外,多數問題亦僅能由外在結構體裂縫與傾斜情況,或地表位移情況等徵兆研判發生原因。最經濟有效之途徑則為經由地工數值分析程式,對各類型邊坡損壞之發生機制與可能發生原因等進行模擬。若能以數值分析方式進行模擬探討,則將可大大提高對人為設施損壞機制的瞭解及其最佳整治之道。

本論文使用了國內大地工程界常用之邊坡穩定程式PLAXIS、SLOPE/W及STABL,模擬國道高速公路邊坡之安全穩定性。接著使用PLAXIS程式、SLOPE/W程式及STABL程式對國道高速公路二處邊坡,進行邊坡穩定性分析比較,以瞭解目前國道邊坡之穩定狀態現況及分析結果之應用。

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