Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/55866
標題: 水波和水流作用於多層土壤分佈之動力分析(II)
Dynamic Analysis of Multi-layer Soils under the Effect of Water Waves and Flow (II)
作者: 謝平城
關鍵字: 土木水利工程類;基礎研究;孔隙黏彈性介質;多層土層;滲流力
摘要: 
考量水波或水流流經一飽和土層時,由於水體與土壤顆粒間常常產生相互影響,因而使得水與土壤互動之力學機制變得極為複雜,然而無論在水利工程、水土保持工程,或大地工程中,這種現象是經常可見的。以往在設計結構物時,為求簡便,往往將水的作用力考慮成靜水壓力,這種估算力的作用方法在工程界中屢見不鮮,也符合靜水狀態下的力學機制,若是一旦遇到水體呈現動態狀態時,這種忽略水的動力效應的作法,將可能導致重大的影響,例如水流及水波流過結構物之基礎時,其動力效應極可能造成有效應力降低(因孔隙水壓力急遽上升),使得土壤發生流化(fluidization)或液化(liquefaction)現象,進而危害到結構物的安全。有鑑於此,後學從事孔隙介質流的基礎研究,企盼對水與土動力機制能更加瞭解,以供工程設計者參考、應用,提升工程結構物的安全性。後學執行孔隙介質流之相關研究多年( 見國科會計畫報告, 編號NSC87-2611-E002-001 , NSC 88-2611-E002-028 , NSC 89-2611-E002-020 , NSC 90-2611-E-005-001,NSC 90- 2611-E-005-005 及NSC 92-2211-E-005-021),但是以往係利用Biot 的孔隙彈性介質理論來處理飽和且均勻分佈的單一土層之孔隙介質底床問題;然而,於自然界中,孔隙介質底床一般為非均勻分佈的土壤,即非均質的孔隙介質,故本研究計畫擬探討水流及水波流經多層土層時,水體與土體之交互動力分析,使更符合實際之土壤狀況。文中將土壤顆粒視為黏彈性(visco-elastic)固體,並修正Biot(1956, 1962)之孔隙彈性介質理論來描述水、土二者之運動行為。換言之,即以孔隙黏彈性介質理論深入探討自由水面具週期性水波,在各種流況下對多層土壤分佈所產生的流體動力反應,且將最下層之均質土層分為無限厚度及有限厚度二例。(參見圖一及圖二,圖中僅示意二層土層)由於滲流力為影響土層穩定與否之重要因素之一,本年度(第二年)更進一步探討滲流力於不同組合之多層土壤分佈下,其滲流作用下可能引發土壤液化發生之位置。孔隙黏彈性介質流之物理機制原本就極為複雜,本年度(第二年)不僅將單一土層改考慮成多層土層,且將勢流理論改成黏流理論,這改變將使得各土層內之二種膨脹波及一種旋轉波特性與上一年度之結果有所不同,而造成力學機制有所差異,並且數學解析之難度更加提高。本計畫即擬先建立多層孔隙黏彈性介質底床波之邊界條件,再建立本問題之黏彈性模式,以進一步探討孔隙黏彈性介質底床於自由水面具週期性水波時,各種均勻流流況下各土層內之動力反應,包括土層表面形狀與各土層內孔隙水壓力、剪應力及有效應力等變化情形,以及滲流力之影響效應,冀盼有助於明瞭實際不同土壤分佈時,水、土互制之動力現象和土壤液化發生之機制。
URI: http://hdl.handle.net/11455/55866
其他識別: NSC94-2211-E005-036
Appears in Collections:水土保持學系

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