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標題: 以數值方法評估降雨入滲對台北貓空纜車T16塔柱坡地穩定性之影響
Evaluating the Effect of Rainfall Infiltration on the Slope Stability of T16 tower of Taipei Mao-kong Gondola by Numerical Methods
作者: 曹智聖
Tsao, Chih-Sheng
關鍵字: 貓空纜車T-16塔柱整體邊坡
T-16 Slope
降雨穩定性分析
複合型整治工法
相對安全係數
rainfall-stability analyses
compound stabilization works
Relative Factor of Safety (RFS)
出版社: 水土保持學系所
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摘要: 本研究採用二維有限元素法,針對台北市貓空纜車T-16塔柱下方整體邊坡(以下簡稱T-16塔柱整體邊坡),進行崩塌期間及整治工法施作前、後之降雨穩定性數值分析。首先,蒐集T-16塔柱整體邊坡之監測、岩土力學試驗及工法細部設計圖說等資料,並採用2008年薔蜜颱風之降雨歷線,進行崩塌期間之數值模擬。隨之,將數值模擬成果與現地觀測結果進行分析比對,以驗證數值程序及輸入參數之有效性。另外,採用中央氣象局(Central Weather Bureau)木柵(Mu-Zha)雨量觀測站之20年降雨資料,來建置5、10、25及50年不同回歸期之48小時設計雨型,並用以進行T-16塔柱整體邊坡之降雨穩定性分析,以檢視複合型整治工法(整體邊坡上共配置四種工法)施作後,對整體邊坡穩定性之影響。隨之,在不考慮坡面施作之縱、橫排水情況下,再將T-16塔柱整體邊坡,由坡頂往坡趾方向,依工法配置方式分成四區段:即邊坡上段之RC-擋土牆及微型樁工法、中上段之地錨工法、中段之土釘工法、及下段之排樁工法,並採用提升現地地下水水位之方式,來評估四區段不同整治工法,在降雨情況下之個別穩定效果。 採用2008年薔蜜颱風降雨歷線,對T-16塔柱整體邊坡進行崩塌期間之降雨穩定性分析後得知:邊坡滑動模式、發生區位及發生時間之數值模擬結果與現地觀測資料比對,具有相當之吻合性。另外,採用不同回歸期之48小時設計雨型,對整治工法施作前之已崩塌T-16塔柱整體邊坡,進行降雨穩定性分析後得知:降雨發生初期(0~6 hr),邊坡穩定性安全係數FS值(以下簡稱FS值)有微幅上升之現象,其可能發生原因為在程式之計算模式(Calculation type)中,選用高階模式(Advanced mode)之壓密(Consolidation (TPP))計算所致,此模式在雨水大量滲入地表之前,可能將地表降雨邊界之降雨視為邊界超載重,並引發土層輕微壓密作用,終而導致FS值有微幅上升之現象。然而,此效應在雨水開始大量滲入地表之後(降雨6 hr之後)將會消失。隨之,在降雨尖峰期(23~24 hr)後之降雨延時(24~30 hr)期間,FS值將會大幅下降。另外,FS值會隨降雨回歸期之增長,只呈現微幅降低之趨勢。此乃由於T-16塔柱整體邊坡坡度較陡且崩積層較薄,降雨逕流豐富(即降雨模擬之逕流分量大)而入滲效應不彰顯(即降雨模擬之入滲分量小)所致。然而,必須指出者,在50年回歸期之降雨條件下,整治工法施作前之崩塌邊坡,其穩定性將接近臨界狀態(FS=1.004)。 崩塌邊坡在整治工法施作後之穩定分析結果顯示:在未降雨之情況下,複合型整治工法(共配置四種工法)對整體邊坡之穩定性確實有大幅提升之效果(FS值由1.297提升至1.659)。另外,在降雨之情況下,採用25、50及100年回歸期之48小時設計雨型,進行降雨穩定性分析後可得知:整治工法施作前、後邊坡潛在滑動面,皆在邊坡之中上段區域(邊坡中上段配置地錨工法)發展形成。同時,在50年回歸期之降雨條件下,整治工法施作前、後之穩定性安全係數 (FS前)及 (FS後)值分別為1.004及1.191,其穩定性相對安全係數RFS值(RFS=(FS後) /(FS前),以下簡稱RFS值)為1.186倍。此說明縱使在強降雨情況下,整治工法依然可發揮其應有穩定功能,以防止邊坡在短期內快速趨於臨界狀態。 最後,評估T-16塔柱整體邊坡四區段 (上段、中上段、中段及下段),所採用不同整治工法之穩定效果得知:邊坡上段RC-擋土牆及微型樁工法之穩定效果最佳,即FS值最高。而比較各不同整治工法施作前、後之穩定性相對安全係數RFS值(RFS=(FS後) /(FS前),以下簡稱RFS值),則以邊坡中上段地錨工法為最高。另外,以提高地下水水位之方式,來模擬降雨時崩積層體積含水量及飽和度增加之情況,並進行穩定性分析後之結果顯示:邊坡中上段(地錨工法)及中段(土釘工法)之RFS值,會隨地下水水位之升高而增加,此暗示在地下水水位上升之情況下,整治工法施作前之穩定性安全係數(FS前)值之下降幅度,將比施作後之穩定性安全係數(FS後) 值來得大,此亦說明整治工法在降雨期間對邊坡穩定性之貢獻,主要在防止邊坡於短時間內趨於臨界狀態。
URI: http://hdl.handle.net/11455/33037
其他識別: U0005-2408201215194000
文章連結: http://www.airitilibrary.com/Publication/alDetailedMesh1?DocID=U0005-2408201215194000
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