郭振泰臺灣大學：土木工程學研究所呂欣懋LU, HSIN-MAOHSIN-MAOLU2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50083蓄水庫之興建行年已久，水壩因各種原因而發生了事故甚至潰壩在世界各國有著不少的案例。依據過去資料統計，世界水壩潰壩率約為0.5％，潰壩率尚高，對於水壩之安全不可掉以輕心。台灣地區因水資源分配不均，且地勢陡峻，河短流急，為了有效利用水資源，興建了不少水庫，然河道中、下游人口密度極高，一旦發生潰壩，受災之潛勢極高，所造成之生命財產損失將難以估計。 多數工程之規劃與設計，大多面臨資料不完整或未充分利用資料，且資料多具有序率性，因此工程多在不確定性的環境裡完成，所以對於工程系統而言，風險的產生是無法避免。對於水壩之壩體安全而言，不確定因素的存在亦無可避免的，諸如水文、水理、結構、基礎環境等層面，因此風險分析對於水庫安全之維護是一項重要的工作，並可作為風險管理之決策參考。 影響水壩安全之變數眾多，造成土壩潰壩之原因主要壩頂溢流、基礎缺陷、及管湧滲流等。對於壩頂溢流、地震造成水壩損壞與潰壩之風險，已有許多研究著墨，並有一些風險分析結果，然在滲流造成水壩潰壩之風險研究上，並沒有太多文獻，本研究嘗試以穩態滲流之壩體穩定性分析配合羅森布魯斯點估計法、哈爾點估計法兩種不確定性分析方法，探討土石壩滲流之風險分析。 本研究以石門水庫為例，以五種不確定性參數（壩心凝聚力ccl、壩心摩擦角ψcl、壩殼密度dgr、壩殼凝聚力cgr、壩殼摩擦角ψgr），針對不同水位，計算其穩態之滲流風險。第一章 導論 1 1.1 前言 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究內容 1 1.4 章節介紹 2 第二章 文獻回顧 3 2.1 滲流分析之研究： 3 2.1.1 解析解分析方法： 3 2.1.2 數值解分析方法： 3 2.2 邊坡穩定性分析之研究： 4 2.2.1 極限平衡分析法： 4 2.2.2 極限分析法： 5 2.3 國內土石壩滲流分析之研究： 6 2.4 風險分析之研究： 8 2.4.1 不確定性之相關研究 8 第三章 理論基礎 11 3.1 滲流分析方法 11 3.1.1 數值解方法 11 3.2 邊坡穩定分析方法 13 3.2.1 極限平衡法 13 3.2.2 極限分析法 16 3.3 FLAC程式介紹 20 3.3.1 地下水流計算 21 3.3.2 不平衡力計算 22 3.3.3 FLAC基本指令介紹 24 3.3.4 剪力強度折減法 24 3.4 SEEP/W 2D介紹 26 3.4.1 SEEP/W之應用 26 3.4.2 SEEP/W滲流分析介紹 27 3.4.3 土壤參數之建立 27 3.4.4 有限元素模型之建立 28 3.4.5 邊界條件之設定 28 3.4.6 決定斷面滲流量值之設定 29 3.4.7 分析方式之設定 29 3.5 風險分析與不確定性方法 30 3.5.1 羅森布魯斯點估算法(Rosenblueth’s PEM) 32 3.5.2 哈爾點估算法（Harr’s PEM） 35 3.5.3 不確定性分析之比較 37 第四章 石門水庫案例分析 41 4.1 石門水庫簡介 41 4.2 石門水庫壩體網格之建立 44 4.3 滲流分析 44 4.3.1 初始條件 44 4.3.2 邊界條件 44 4.3.3 滲流分析結果 45 4.4 應力應變分析與安全係數推求 50 4.5 風險分析 54 4.5.1 滲流風險之定義 55 4.5.2 不確定性因子 55 4.5.3 敏感度分析 56 4.5.4 風險分析結果 58 第五章 結論與建議 62 一、 結論 62 二、 建議 63 參考文獻 65 表目錄 表3.1 FLAC程式之基本命令 24 表3.2 不確定性分析方法之優缺點 38 表3.3 點估計法計算量之比較 40 表4.1 FLAC參數表 51 表4.2 5種不確定因子之平均值與標準差與機率分佈型態 56 表4.3 不同水位下之風險分析結果 58 圖目錄 圖3.1 邊坡切片之作用力系統 14 圖3.2 一般切片法 15 圖3.3 BISHOP簡化法 16 圖3.4 滲透性與飽和度之關係 22 圖3.5 剪力強度折減法示意圖 26 圖3.6 羅森布魯斯點估算法示意圖一 34 圖3.7 羅森布魯斯點估算法示意圖二 34 圖3.8 羅森布魯斯點估算法示意圖三 35 圖3.9 雙變數在標準空間之哈爾點估算法 36 圖 4.1 石門水庫斷面圖 42 圖 4.2 石門水庫斷面精簡圖 43 圖 4.3 石門水庫網格圖 44 圖 4.4 均質條件下之自由液面，H= 245 M (FLAC) 46 圖 4.5 均質條件下之自由液面，H= 245 M (SEEP/W 2D) 46 圖 4.6 分區均質下之自由液面，H= 245 M (FLAC) 47 圖 4.7 分區均質下之自由液面，H= 245 M (SEEP/W 2D) 47 圖 4.8 分區均質下之自由液面，H= 239 M (FLAC) 48 圖 4.9 分區均質下之自由液面，H= 239 M (SEEP/W 2D) 48 圖 4.10 分區均質下之自由液面，H= 233 M (FLAC) 49 圖 4.11 分區均質下之自由液面，H= 233 M (SEEP/W 2D) 49 圖 4.12 分區均質下之自由液面，H= 227 M (FLAC) 50 圖 4.13 分區均質下之自由液面，H= 227 M (SEEP/W 2D) 50 圖4.14 位移向量 51 圖4.15 X方向位移向量等值圖 52 圖4.16 最大剪應變率分佈 52 圖4.17 臨界破壞時之位移向量 53 圖4.18 臨界破壞時之X方向位移向量等值圖 54 圖4.19 最大剪應變率分佈 54 圖4.20 參數之敏感度分析結果 57 圖4.21 水位與安全係數之關係圖 57 圖4.22 不同的不確定性方法下之風險值 59 圖4.23 不同相關係數下之滲流風險值（ 與 ） 60 圖4.24 不同相關係數下之滲流風險值（ 與 ） 60 圖4.25不同相關係數下之滲流風險值（ 與 ） 61 圖4.26不同相關係數下之滲流風險值（ 與 ） 611362332 bytesapplication/pdfen-US土石壩滲流風險分析石門水庫SeepageDam SafetyRisk AnalysisShihman reservoirthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50083/1/ntu-94-R92521317-1.pdf