詹穎雯臺灣大學:土木工程學研究所陳昱安Chen, Yu-AnYu-AnChen2010-06-302018-07-092010-06-302018-07-092009U0001-2707200900555600http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187737台灣地區因為山高坡陡，每當颱風或梅雨季來臨時，豐沛雨量帶來的高流速、流量之水流其所挾帶之岩石砂礫常對水壩、分洪道等水工結構物造成嚴重之損壞。為了延長結構體之使用壽命，一般會在結構體外層築一防護層，亦稱為磨耗層，以便於提高結構體之安全與維修便利性。 本研究以座落於基隆河瑞芳鎮員山子分洪隧道為實際案例做分析主軸，由選用之磨耗公式代入不同環境與材料參數，配合相關實際案例計算結果之映證，來求得水工結構物所需設計之磨耗層厚度。而就環境參數的取得方面，主要架構在由經濟部水利署已知的實際水文量測資料上，推導出計算所需代入的環境變數諸如員山子隧道之年平均輸砂量、砂粒直徑和雨水流速度等，輔以二維顆粒躍移運動分析求得顆粒沖角、砂速、躍移長度。並以高速水流挾砂試驗所得到之材料參數，經由迴歸分析後，將上述兩種參數代入 J.G.Bitter之磨耗量預測公式，以估算員山子分洪隧道之年平均磨耗深度，最後再由ASTM C1138「水中磨耗試驗機」之實驗結果反推磨耗公式之鋼珠磨耗在水流運動中產生的能量，並修正磨耗公式之內容，以便了解鋼珠在水中的運動行為。 文中亦介紹水中磨耗機制的種類及特性，並探討建構本分洪隧道之主體材料:高爐石混凝土之配比與性質，再與水中磨耗試驗之模擬實際水流浹砂裝置作承接，配合參數敏感度分析，以了解混凝土在水中之磨損機理。誌謝 一要 三錄 五目錄 十目錄 十三片目錄 十七一章 緒論 1.1研究動機與目的 1.2研究範圍與內容 3二章文獻回顧 5.1混凝土結構物耐久性及劣化原因 5.2水中磨耗機理 6.2.1水中磨耗作用之定義及影響因素 6.2.2水中泥沙移運方式 7.3影響混凝土抗磨耗能力與強度之材料參數 10.3.1抗磨耗能力與材料參數之關係 10.3.2影響抗壓強度之因素 15.4水中磨耗試驗 17.4.1實驗目的 17.4.2實驗參數與規劃 17.4.3配比設計、拌合與材料性質 18.4.4水中磨耗試驗機 19.5顆粒躍移行為研究 24.5.1顆粒躍移運動方程式 24.5.2運動方程式 28.5.3運動方程式求解 28三章 理論分析 30.1水文資料蒐集與分析 30.1.1集水區概況 30.1.2洪水量條件 30.1.3輸砂量條件 30.1.4基隆河輸砂量推估 31.2滾動質與躍移質之所佔比重分析 35.2.1前言 35.2.2實驗方法及使用設備 36.2.3顆粒運動學特性之分析 36.3沖蝕變形理論 38.3.1沖磨理論基礎 39.3.2懸移質泥砂對水工結構物磨損之估算方法 44.3.3推移質砂石沖磨的估算方法 46.3.4沖磨理論所延伸的相關特性討論 48.4參數敏感度分析介紹 50.5日本水理公式介紹 51四章 磨耗層分析結果 53.1 前言 53.2【Case I】 黃河三門峽大壩 53.3【Case II】四川石門發電站 55.4 水中磨耗試驗與公式之比較 60.4.1 磨耗深度對混凝土強度之預測式 60.4.2 針對水工磨耗試驗修改後之沖磨公式介紹 61.4.3 修改之沖磨公式推導過程 62.4.4 混凝土特性參數設定 64.4.5 計算結果與討論 65.4.6 小結 67.4.7 與水理公式之比較 68.5 員山子分洪隧道案例分析 68.5.1 設計背景 68.5.2 混凝土配比設置 69.5.3 模型加砂試驗 69.5.4 磨耗層計算 69.5.5 參數敏感度分析 75.5.6 員山子分洪隧道案例分析 81.6 員山子分洪隧道案例分析 81五章 結論與建議 85-1 結論 85-2 建議 86考文獻 883157237 bytesapplication/pdfen-US員山子分洪隧道水工結構物顆粒躍移運動輸砂量磨耗深度Yuan-Shan-Tzu Flood Diversion Channelhydraulic structuresaltation of the particlevolume of the sedimentdepth of the wearthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187737/1/ntu-98-R96521245-1.pdf