現在位置首頁 > 博碩士論文 > 詳目
  • 同意授權
論文中文名稱:以雨量為基礎之猴山岳邊坡警戒系統 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Rainfall-Based Landslide Warning System at Mountain Houshanyue [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:101
出版年度:102
中文姓名:馮威嘉
英文姓名:Wei-Jia Fong
研究生學號:100428033
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2013-07-03
論文頁數:122
指導教授中文名:陳水龍
指導教授英文名:Shong-Loong Chen
口試委員中文名:魏敏樺;陳偉堯;陳卓然
口試委員英文名:Meen-Wah Gui
中文關鍵詞:有限元素法非飽和土壤降雨警戒值邊坡滑動
英文關鍵詞:Finite Element MethodUnsaturated SoilRainfallWarning ValueLandslide
論文中文摘要:建立警戒系統,適時疏散民眾,已被公認是防災策略中,重要且有效的方式。觀測降雨量是最為省錢與便利,且更容易讓一般的民眾瞭解,此方法常被利用在山坡預警的發布。由於各邊坡都有不同的地文特性,就算在相同的降雨強度與延時下,對地下水位的影響也都會有所不同。本篇採用Van Genuchten的土水特徵曲線、儲水方程式與非飽和水力傳導方程式來模擬降雨對非飽和土壤之入滲行為。利用PLAXIS 反算猴山岳邊坡在辛樂克颱風期間之破壞案例再進行後續分析。透過軟體中的Flow mode計算降雨與孔隙水壓之變化並轉換成地下水位之升降,再將分析之地下水資料代入Advance mode中計算不同地下水位下之安全係數的變化。另外再設計四種不同雨型、五種降雨強度與四種前期降雨之條件,探討80種不同降雨條件下進行分析。得到猴山岳邊坡在不同降雨條件下安全係數之改變。參考,林美聆(2003)之方式建立一套猴山岳邊坡之預警值,並制訂警戒模式與發布機制。再利用本研究與臺灣現行邊坡警戒系統比較其優劣。
論文英文摘要:Establishing warning system to timely evacuate citizens has been recognized as an important and effective disaster prevention strategy. Rainfall observation method, a commonly used method for issuing hillside warning, is money saving, convenient, and easy for the general public to understand. Since each slope has different geologic and hydraulic features, which means even in the same rainfall intensity and duration, the impact on the groundwater table varies. The study used Van Genuchten’s soil water characteristic curve, water storage function, and unsaturated hydraulic conductivity function to simulate rainfall’s infiltration behavior on unsaturated soil. The study also used PLAXIS to conduct inverse calculation on the damage case of mountain Houshanyue during Sinlaku typhoon for further subsequent analysis. It used the Flow mode to calculate the changes in rainfall and pore pressure, and converted them into the movements of groundwater table, and then substituted the analyzed groundwater data into Advance mode to calculate the changes of the safety factors in different groundwater tables. The author had additionally designed four different rainfall types, five rainfall intensity levels and four antecedent precipitation types to analyze 80 different rainfall conditions, and gained the changes of the safety factors under different rainfall conditions on mountain Houshanyue. The study built a set of mountain Houshanyue’s warning value based on Lin Mei Ling’s method (Lin, 2003), and formulated a warning mode and release mechanism, and then compared the advantages and disadvantages between Taiwan’s existing slope warning systems and this study.
論文目次:目 錄
目錄
第一章 前言 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法及內容 1
1.3 論文架構與概述 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 邊坡破壞 3
2.1.1 邊坡破壞模式 3
2.1.2 邊坡崩塌之影響因子 4
2.2 降雨 7
2.2.1 雨場分割方法 7
2.2.2 前期降雨量 9
2.2.3 有效前期累積雨量 9
2.2.4 有效累積雨量 10
2.2.5 雨型 10
2.2.6 降雨激發崩塌之力學機制 11
2.2.7 降雨警戒模式 12
2.3 非飽和土壤 12
2.3.1 非飽和層之定義 12
2.3.2 非飽和層-土壤與水分關係 12
2.3.3 吸力定義 13
2.3.4 土壤含水特徵曲線 14
2.3.5 儲水方程式(Water Storage Function) 16
2.3.6 非飽和土壤水力傳導方程 17
2.4 國內外相關研究 17
2.4.2 國內相關研究 20
第三章 PLAXIS數值軟體介紹 22
3.1 PLAXIS土壤模式說明 22
3.1.1 莫爾-庫倫模式(Mohr-Coulomb) 23
3.2 PLAXIS參數輸入介紹 25
3.2.1 飽和單位重γsat與非飽和單位重γunsat 26
3.2.2 楊氏模數E(Youngs modulus) 26
3.2.3 土層參數設定 27
3.2.4 柏松比ν(Poisson ratio) 28
3.2.5 凝聚力C(Cohesion) 29
3.2.6 摩擦角(Friction angle) 29
3.2.7 界面元素強度 (Rinter) 29
3.2.8 水力模式參數 (Hydraulic models parameter) 29
3.3 PLAXIS模式 31
3.3.1 傳統模式 (Classical mode) 32
3.3.2 高級模式(Advanced mode) 32
3.3.3 滲流模式 (Flow mode) 33
3.4 PLAXIS分析流程 33
第四章 案例分析 35
4.1 資料蒐集 35
4.1.1 歷年航照圖 35
4.1.2 附近工程資料 37
4.1.3 現地調查 39
4.1.4 降雨資料 40
4.1.5 土層資料 44
4.2 數值分析 49
4.2.1 降雨與地下水位之關係 49
4.2.2 地下水位與邊坡穩定之關係 60
第五章 崩塌回歸線 63
5.1 不同降雨型態之數值分析 63
5.1.1 設計雨型 63
5.1.2 崩塌後猴山岳邊坡模型 63
5.1.3 地下水位分析 65
5.1.4 安全係數分析 83
5.2 猴山岳邊坡預警值 92
5.2.1 台北市南區警戒值 92
5.2.2 猴山岳邊坡警戒值 93
5.3 警戒系統比較 97
5.3.1 台灣的警戒系統 97
5.3.2 警戒系統及疏散避難決策機制比較 100
第六章 結論與建議 101
6.1 結論 101
6.2 建議 101
論文參考文獻:參考文獻

書籍
[1] 歐章煜,深開挖工程─分析設計理論與實務,台北,科技圖書股份有限公司,2002,300-339,444-449。
[2] Fredlund and Rahardjo,Soil Mechanics for Unsaturated Soils, John Wiley & Sons, 1993.pp.233-252.
[3] Hillel and Daniel,Introduction to soil physics,New York: Academic press, 1982,pp.88-122.
期刊論文
[4] 鐘明劍,「以定率法評估邊坡山崩臨界雨量—以南勢坑為例」,中華水土保持學報,第四十四卷,第一期,2013,第66-77頁。
[5] 陳振宇,「以雨量為基礎之土砂災害警戒系統成效評估—以台灣及日本為例」,中華水土保持學報,第四十四卷,第一期,2013,第50-64頁。
[6] 陳嬑璇,「降雨誘發山區淺層滑坡之臨界雨量研析」,中華水土保持學報,第四十四卷,第一期,2013,第87-96頁。
[7] 鐘明劍,譚志豪,冀樹勇,「不同尺度分析模式於崩塌潛勢評估之整合應用-以莫拉克颱風事件為例」,中興工程,第111期,2011,第47-59頁。
[8] 楊樹榮, et al,「各國國家型山崩潛災計畫概況」,中興工程,第113期,2011,第55-66頁。
[9] 王金山,鍾明劍,冀樹勇,「降雨誘發崩塌地滑動之監測回饋分析與預警應用探討」,中興工程,第110期,2011,第27-40頁。
[10] 黃景川, et al,「降雨引發淺層邊坡破壞機制」,中華水土保持學報,第42卷,第3期,2011,第184-195頁。
[11] 譚志豪,陳嬑璇,冀樹勇,「以定率法評估集水區山崩臨界雨量」,中興工程,第105期,2009,第5-16頁。
[12] 林佳燕,蔡義誌,林俐玲,「土壤粒徑分析實驗方法之比較」,中華水土保持學報,第41卷,第2期,2009,第139-152頁。
[13] 林德貴,張國欽,蘇苗彬,「颱風降雨期間梨山地滑區邊坡穩定性之數值評估」,中華水土保持學報,第39卷,第1期,2008,第57-81頁。
[14] 陳水龍,林群富,「利用有限元素法與極限平衡法進行九份國小邊坡穩定分析」,技術期刊,第21卷,第4期,2006,第383-393頁。
[15] 林德貴,黃伯舜,蘇苗彬,「以數值分析方法再論林肯大郡坡地破壞」,中華水土保持學報,第36卷,第3期,2005,第215-232頁。
[16] 詹錢登,李明熹,「土石流發生降雨警戒模式」,中華水土保持學報,第35卷,第3期,2004,第275-285頁。
[17] 林美聆、陳天健、林鴻州、游文輝,「台北市崩塌預警模式訂定方法之研究」,中華水土保持學報,第34卷,第4期,2003,第389-399頁。
[18] 范正成等人「豐丘土石流發生降雨臨界線之研究」,地工技術期刊,第74卷,1999,第39-46頁。
[19] 謝正倫、陳禮仁,「土石流潛在溪流之危險度的評估方法」,中華水土保持學報,第24卷,第1期,1993,第13-19頁。
[20] 江永哲、林啟源,「土石流之發生雨量特性分析」,中華水土保持學報,第22卷,第2期,1911,第21-37頁。
[21] Mahmood, K., et al. "Effect of anisotropic conductivity on suction and reliability index of unsaturated slope exposed to uniform antecedent rainfall," Landslides, vol. 10, no. 1, 2013, pp. 15-22.
[22] Ishii, Yasuo, et al. "Evaluation of slope stability by finite element method using observed displacement of landslide," Landslides, vol. 9, no. 3, 2012, pp. 335-348.
[23] Harris, S. J.,et al. "Back analyses of rainfall-induced slope failure in Northland Allochthon formation," Landslides, vol. 9, no. 3, 2012, pp. 349-356.
[24] Ponziani, Francesco, et al. "Assessment of rainfall thresholds and soil moisture modeling for operational hydrogeological risk prevention in the Umbria region (central Italy)," Landslides, vol. 9, no. 2, 2012, pp. 229-237.
[25] Jakob, et al. "A regional real-time debris-flow warning system for the District of North Vancouver, Canada," Landslides, vol. 9,no. 2, 2012, pp. 165-178.
[26] Maula, et al. "Assessment of Embankment Factor Safety Using Two Commercially Available Programs in Slope Stability Analysis," Procedia Engineering, vol. 14, 2011, pp. 559-566.
[27] Baum and Godt, "Early warning of rainfall-induced shallow landslides and debris flows in the USA, " Landslides, vol. 7, 2010, pp. 259-272.
[28] Pagano, et al. "A simple numerical procedure for timely prediction of precipitation-induced landslides in unsaturated pyroclastic soils," Landslides, vol. 7, no. 3, 2010, pp. 273-289.
[29] Xu, et al. "The mechanism of a railway landslide caused by rainfall," Landslides, vol. 7, no. 2, 2010, pp. 149-156.
[30] Uchimura, et al. "Simple monitoring method for precaution of landslides watching tilting and water contents on slopes surface," Landslides, vol. 7, no. 3 , 2010, pp. 351-357.
[31] Huang, and Jia, "Strength reduction FEM in stability analysis of soil slopes subjected to transient unsaturated seepage," Computers and Geotechnics, vol. 36, 2009, pp. 93-101.
[32] Ghiassian and Ghareh, "Stability of sand slopes under seepage conditions," Landslides, vol. 5, 2008, pp. 397-406.
[33] Cheng, et al. "Two-dimensional slope stability analysis by limit equilibrium and strength reduction methods," Computers and Geotechuics, vol. 34, 2007, pp. 137-150.
[34] Lin M. L., et al. "Early Warning System for Landslide Caused Rainfall – A Case Study of Taipei City," 2nd International Conference on Urban Disaster Reduction, 2007, pp. 27-29.
[35] Fredlund et al. "Prediction of the soil-water characteristic curve from grain-size distribution and volume-mass properties," 3rd Brazilian Symp, 2007, pp. 13-23.
[36] Fredlund et al. "The relationship of the unsaturated soil shear to the soil-water characteristic curve," Canadian Geotechnical Journal, vol. 33, no.3, 1996, pp. 440-448.
[37] Van Genuchten, M. Th. "A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils, " Soil Science Society of America Journal, vol. 44, no.5 , 1980, pp. 892-898.
會議論文
[38] 單信瑜,張良正,「非水相液體於非飽和地層中傳輸行為之特性」,地球系統科學研討會,中壢,2002。
[39] 林美聆等人,「台北市崩塌警戒基準初期研究」,天氣分析與預報研討會論文彙編,台北,2002,第1-6頁。
[40] Thieu N. T. M., et al. "Seepage Modeling in A Saturated/Unsaturated Soil System," Land and Wate Resources, 2001.
學位論文
[41] 賴毅銘,降雨型態對猴山岳邊坡穩定之影響,碩士論文,臺北科技大學大學土木與防災研究所,臺北,2012。
[42] 鄭逸民,邊坡穩定之數值分析-以猴山岳為例,碩士論文,臺北科技大學土木與防災研究所,臺北,2011。
[43] 吳家賢,非飽和土壤邊坡於人工降雨下暫態孔隙水壓力分佈之數值分析,碩士論文,國立台北科技大學大學土木與防災研究所,台北,2011。
[44] 鐘雅蘭,猴山岳邊坡樹木生長方向的統計分析,碩士論文,臺北科技大學土木與防災研究所,臺北,2010。
[45] 劉哲欣,利用降雨及地下水水質資料進行土石流發生之監測及分析,國立台灣大學生物資源暨農學院生物環境系統工程學研究所,台北,博士論文,2009。
[46] 李明熹,土石流發生降雨警戒分析及其應用,博士論文,成功大學水利及海洋工程學系,台中,2007。
[47] 鄭順隆,崩塌地降雨-入滲-滲流機制之數值模擬及穩定性分析,國立中興大學水土保持研究所,台中,碩士論文,2006。
[48] 許金華,從岩石風化速率探討南橫山崩,國立中央大學應用地質研究所,中壢,碩士論文,2006。
[49] 張智瑜,地文條件對土石流發生降雨警戒指標之影響,成功大學水利及海洋工程學系,台中,碩士論文,2005。
[50] 姚善文,土石流發生之水文特性探討,國立中央大學土木工程所,中壢,博士論文,2001。
[51] 陳晉琪,土石流發生條件即發生機率之研究,國立成功大學水利及海洋工程系,台南,博士論文,2000。
[52] 許中立,降雨滲透對邊坡穩定之研究,國立中興大學水土保持研究所,台中,博士論文,1998。
[53] 陸源忠,土石流發生臨界降雨線設定方法之研究,國立成功大學水利及海洋工程系,台南,碩士論文,1995。
[54] 高申錡. 阿里山公路沿線公路邊坡崩塌與雨量關係之研究, 國立成功大學資源工程研究所,台中,碩士論文,1994。
論文全文使用權限:同意授權於2015-08-15起公開