陳榮河臺灣大學：土木工程學研究所陳怡儂Chen, Yi-NungYi-NungChen2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50312台灣山坡地每逢颱風暴雨，經常發生相當規模之山崩、地滑、土石流等災害，邊坡破壞滑動將對下方的建築物、交通要道及人民生命財產造成重大影響。由於邊坡破壞後滑動範圍之預測一直沒有定論，故本研究希望對於邊坡破壞後之運動行為及影響範圍有更深入的了解，以助災害之防治。 本研究欲探討顆粒性材料於邊坡破壞後之行為，利用一台室內物理模型--邊坡滑動機制試驗儀，以越南砂為試驗材料，模擬並觀察邊坡破壞之運動行為。同時以電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)配合模型進行攝影，擷取邊坡滑動過程中顆粒之運動影像，再進一步應用質點影像測速儀(Particle Image Velocimetry，PIV)進行影像分析，所使用的是PIVview2C/3C軟體，來處理質點數值向量化，以建立運動過程之位移軌跡及質點速度，了解乾砂之滑動機制。 由試驗結果可得知，影響顆粒性土壤邊坡滑動之相關參數為坡角(含上、下坡)、坡面材料、土壤之相對密度等，無論是由速度或影響範圍進行比較，皆有一致的影響結果。其中，當上/下坡坡度大、相對密度小、底層為填砂的情況之下，滑動速度與影響範圍會較大。 此外，藉由文獻的整理與回顧，以現階段各學者專家之研究成果為基礎，將目前邊坡滑動分析方法作整理，瞭解各種分析方法的限制條件、缺點與簡化條件，再應用顆粒力學與運動物理學之基礎，獲得邊坡滑移運動影響範圍之簡化型解析解，嘗試經由數學式來幫助了解土體在邊坡滑動之影響。Slope instability resulting from erosion, landslides, debris flows, rock falls, and so on is a serious problem in Taiwan. These slope failures have caused tremendous impacts on economic and loss of lives. And until now, there have been no conclusions whatsoever in predicting the influence area after a slope fails. Thus, the aims of this study are, first, to understand the behavior of movement of granular soil slope and its corresponding influence area, and to derive an analytical solution of the said influence area. For the first objective, in order to study the mentioned behavior, a physical model composed of Vietnam sand was used to perform some tests. Experimental images were taken by charge coupled device (CCD) cameras and the dynamics of the velocity of sand was measured by particle image velocimetry (PIV) measurement technique. PIVview2C/3C software was used to deal with the images taken in all tests. And for the second objective, from the concepts of particle mechanics and kinematics, the simplified mathematical solution was derived. The results show that the relevant factors influencing the slope failure are the slope angle of lower slope, material in the base of slope, relative density, and slope angle of upper slope in order of influence degree. In views of velocity or of influence area, the order of influence degree is the same. In addition, both the sliding velocity and the influence area are larger if the slope angle is steeper, the relative density is smaller and using sand as the base material. Moreover, the findings in this study will be helpful to reduce the risk of loss of lives under the threat of slope failures.摘要 I Abstract II 目錄 III 表目錄 VI 圖目錄 VII 符號說明 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 研究方法 1 1.4 研究內容 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 邊坡破壞之形式 4 2.2 顆粒性土壤之邊坡滑動分析方法 5 2.3 邊坡滑動之模型試驗 8 2.4 質點影像測速儀(PIV)應用於模型試驗 11 第三章 模型試驗 32 3.1 砂土基本性質 32 3.1.1 物理性質 32 3.1.2 力學性質 32 3.1.3 染色砂之選用及性質 33 3.2 模型設計 34 3.2.1 模型相似性 34 3.2.2 框架與玻璃砂箱 35 3.2.3 霣降設備 35 3.2.4 擋板與抽取設備 36 3.2.5 電荷耦合元件(CCD)攝影設備 37 3.3 試驗內容 37 3.4 試驗步驟 38 3.4.1 試體準備 38 3.4.2 試驗方式 39 第四章 質點影像測速儀(PIV)分析 53 4.1 質點影像測速儀(PIV)技術簡介及原理 53 4.2 誤差探討 54 4.2.1 靜態誤差探討 55 4.2.2 動態誤差探討 56 第五章 模型試驗結果與分析 68 5.1 重複性試驗之驗證 68 5.2 運動機制與影響範圍 69 5.2.1 速度分析 69 5.2.2 加速度分析 70 5.2.3 位移分析 71 5.2.4 影響範圍 71 5.3 滑動距離簡化型解析解 72 第六章 結論與建議 99 6.1 結論 99 6.2 建議 100 參考文獻 1014787398 bytesapplication/pdfen-US邊坡滑動PIV顆粒性土壤影響範圍slope slidinggranular soilinfluence areathesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50312/1/ntu-96-R94521115-1.pdf