現在位置首頁 > 博碩士論文 > 詳目
  • 同意授權
論文中文名稱:地工泡棉運用於落石防護之模擬測試研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Experimental Research of Geofoam for Rock-fall Protection [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:99
出版年度:99
中文姓名:鄭卓仁
英文姓名:Cho-Jen Cheng
研究生學號:97428088
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2010-10-01
論文頁數:150
指導教授中文名:林利國
口試委員中文名:鄭丁興;陳立憲
中文關鍵詞:地工泡棉EPS緩衝材料落石災害落球試驗
英文關鍵詞:GeofoamEPSAbsorption ResistanceRock-fallBall-drop Test
論文中文摘要:台灣位處環太平洋地震帶,地勢陡峭且地質敏感;而氣候型態屬亞熱帶溫濕型氣候,雨季與颱風侵擾頻繁,敏感岩層一遇有豪大雨勢常引發土石災害而釀成巨大災變;其中,落石(rock-fall)常發生於山區陡峭岩坡處,由單一或群體的岩塊,自崖面上崩解分離,以自由落體、彈跳和滾動等方式高速到達坡腳;因其發生時速度快、瞬間動能與衝擊量極大,且通常無明顯徵兆,常造成運動路徑上的人、車、房舍或路面等人為建物極大之傷害,嚴重影響國家經濟與民生財產。
發泡級聚苯乙烯(Expandable Poly Styrene;簡稱為EPS),在歐美國家廣泛應用於工程中砂土回填之替代材料而稱為地工泡棉(Geofoam);此材料主要具有重量輕、吸收衝擊性、優良自立性等特性。本研究探討EPS材料在遭遇重物撞擊之材料行為,以落球試驗模擬EPS材料在落石防撞及其他具防撞緩衝需求工程之應用;瞭解各種K值(Kg/m3)之EPS在改變落球落距、尺寸及重量等變數下之破壞情形;由模擬試驗獲得不同變數下EPS試體所承受之撞擊力量以及試體沉陷量與破壞情形,並將試驗所得數據進行迴歸分析,探討衝擊力量與試體沉陷量之關係(參考圖1),以做為防撞設計之依據;期能藉此研究成果促進EPS材料於國內營建產業與防災工程之應用。
論文英文摘要:Taiwan is located at the circum-Pacific seismic belt, steep terrain and geological sensitive; the climate type is subtropical warm and humid climate, frequent intrusion with rainy season and typhoons, sensitive rock stratum causes a huge disaster of mudflows once every time when the heavy rain come; Among them, the falling rocks (rock-fall) are more commonly happen in the slope of rock stratum in steep mountain, by a single or group of rock, separated from the cliff face, collapse to free fall, bouncing and rolling, etc. to reach the slope foot with high-speed; because it takes place too quickly, and impact with instantly great amount of kinetic energy, and usually happens without obvious symptoms, often cause great damages on people on the jogging track, vehicles, buildings and pavements, seriously effect domestic economic and civilian property.
Expandable Poly Styrene; as known as EPS, widely used in Europe and America for alternate material on sand backfill, worked as foam, also called Geofoam; this material has characteristics of light-weight, shock absorption resistance, great self-sustain. This study investigated the behaviors of EPS material after being impact by a heavy object, using the ball-drop test to simulate the other application requirements in fallen rocks impact proof engineer; understanding the K Value (Kg/m3) of EPS in damage conditions under variables of distance change of ball dropping, ball size, and ball weight; from the simulation test, the EPS specimens which bear the energy force of impact and the condition of destruction and amount of settlement under different variables, and using the data for regression analysis, discussing the relationship between impact force and amount of settlement of specimen as a basis for anti-collision designing, expect this study would promote the EPS material as a material for application on domestic construction industry and disaster-prevention engineering.
論文目次:摘 要 ….i
ABSTRACT ..ii
致 謝 .iv
目 錄 ..v
表目錄 ..vii
圖目錄 ....x
第一章 緒論 ..1
1.1 研究背景與動機 ..1
1.2 研究目的 ..2
1.3 研究範圍與限制 ..2
1.4 研究方法與流程 ..3
第二章 文獻回顧 ..5
2.1 EPS之成分與性質 ..5
2.2 EPS之製程與回收 ..6
2.2.1 EPS之製程 ..6
2.2.2 EPS之環保特性 10
2.3 EPS應用現況 13
2.4 EPS之工程應用 14
2.4.1 EPS於美國之工程應用情況 17
2.4.2 EPS於英國之工程應用情況 22
2.4.3 EPS於挪威之工程應用情況 24
2.4.4 EPS於日本之工程應用情況 25
2.4.5 EPS於國內之工程應用情況 29
2.5國內外EPS相關規範 32
2.5.1 國外EPS相關規範 32
2.5.2 國內EPS相關規範與研究 43
2.6小結 45
第三章 落石災害探討 47
3.1落石定義 47
3.2落石發生機制 50
3.3落石之影響因子 51
3.4落石防護工法 52
3.4.1防護設施設置準則 52
3.4.2主動防護工法 53
3.4.3被動防護工法 54
3.5落石災害探討 58
3.6落石研析方法 62
3.7小結 63
第四章 試驗計畫 64
4.1試驗流程 64
4.2試驗材料 65
4.3試驗方法 65
4.4物性試驗 68
4.4.1單位體積重試驗 68
4.4.2單軸壓縮強度試驗 69
4.4.3吸水率試驗 83
4.4.4硬度試驗 88
第五章 落球模擬撞擊試驗 94
5.1試驗步驟 95
5.2試驗沉陷量計算 98
5.3試驗數據分析 ..102
5.3.1衝擊力計算 ..102
5.3.2衝量與沉陷量之關係 ..104
5.3.3動能與沉陷量之關係 ..112
第六章 結論與建議 ..... 115
6.1結論 ………….. 115
6.2建議 . 118
參考文獻 119
附錄
A 全省主要道路易落石坍方路段 123
B 交通部公路總局各區段工程處易落石及坍方路段查詢表 126
C 美國歷年應用EPS之主要工程彙整表 136
D 經濟部地調所「都會區及周緣坡地整合性環境地質資料庫建置
計畫」民國91年~95年調查結果彙整表(落石部分) 139
E各種K值單位體積吸水率試驗數據 144
論文參考文獻:[1] Bischoff, P. H. and Perry, S. H., (1991). “Compressive Behavior of Concrete at High Strain Rate,” Materials and Structures, Vol. 24, pp. 425-450,
[2] Brawner, C. O., (1993)“Participant Workbook for Rockfall Hazaed Mitigation Method”, Federal Highway Administration, Washington D.C.
[3] Geobrugg Inc,(1993). “Rock-fall Protection Technology”.
[4] Grote, D. L., Park, S. W., Zhou, M.(2001). “Dynamic Behavior of Concrete at HighStrain Rates and Pressures: I . Experimental Characterization,” International Journal of Impact Engineering, Vol. 25, No. 3.
[5] Histories, Transportation Research Roeord, No.1343, National Academy, Wachington D.C., pp. 6-13.
[6] JEPSRA(2008), “JEPSRA Country Report 2007”, The 10th Asia EPS Recycling Conference Seoul, Korea.
[7] Pfeiffer, T. J. , Higgin, J. D. & Andrew, R. D.(1991), "Colorado Rockfall Simulation Program," User Manual for Version 2.1- Colorado School of Mines, Golden, CO.
[8] Pierson, L. A., (1992) “Rockfall Hazard Rating System,Control and Landslide Case,.
[9] Ritchie, R. M. (1963), " Evaluation of Rockfalls and its control," Highway Research Record,Vol.17 :13-28.
[10] Pierson, (1992), "Rockfall Hazard Rating System, Control and Landslide Case Histories," Transportation Research Roeord, No.1343,National Academy, Wachington D.C., pp.6-13
[11] Geofoam Research Center, http://geofoam.syr.edu/
[12] ACH Foam Technologies, http://www.achfoam.com/
[13] The BPF EPS Group, http://www.eps.co.uk/index.html
[14] 発泡スチロール土木工法開発機構,http://www.cpcinc.co.jp/edo/kikou.html
[15] 積水化成品工業株式會社,http://www.sekisuiplastics.co.jp/prdt/eps/about_
[16] eps/feature.html
[17] 山口悟、西弘明,「擁壁躯体内にH形鋼を使用した杭付落石防護擁壁の重錘衝突実験について」,(独)寒地土木研究所寒地構造チ,2010。
[18] 下村 周史、中道 圭等,「2層緩衝構造併用自立式落石防護擁壁の施工について―一般国道278 号函館市外石崎災害防除外一連工事(鹿部町大岩工区)の事例」,日本東京,2006。
[19] 小畑康隆、渕上正浩、横田善弘 等,「ジオシンセティックスを用いた落石防護擁壁の実物実験について」,1998。
[20] 佐藤嘉廣,「EPS工法之耐震性與最近之施工實例」,輕質填土工法技術研討會論文集,2000。
[21] 塚本 英樹 等,「EPS工法の新たな展開」,発泡スチロール土木工法開発機構,2008。
[22] 須本一郎,「苯乙烯系PS、AS、ABS 樹脂」,復漢出版社,1989。
[23] 積水化成品工業株式會社,「EPS工法」,1998。
[24] 中華民國保麗龍回收再生協會,「中華民國保麗龍回收再生協會創刊號」,1995。
[25] 中華民國保麗龍回收再生協會,中華民國保麗龍回收再生協會會刊,第二期,1996,pp.8~12。
[26] 林利國,「地工泡棉在道路邊坡之運用實務」,自動化、效率化工法與技術在道路邊坡應用研討會,1996。
[27] 林利國,「台灣地區骨材與EPS之現況探討」,地工新工法、新技術研討會,1998。
[28] 林利國、李文勳,「EPS輕質填土工法之研究」,中華顧問工程司研究報告,2000。
[29] 李濬易,ROCKPATH程式剛體版之試驗驗證與應用,碩士論文,私立中原大學土木工程研究所,中壢,2002。
[30] 何春蓀,普通地質學第三版,五南書局,1981。
[31] 紀宗吉、陳宏宇,「落石運動軌跡之現地調查與模擬分析案例介紹」,地工技術,第64期,1997,第59-68頁。
[32] 吳傳威、范正成、鄭大偉、吳銘塘、陳嘉明、王玉瑞、翁祖炘、歐辰雄,台灣區道路落石坍方危險度資訊系統建構(二),交通部科技顧問室,台北,1999。
[33] 徐鐵良,地質與工程第六版,台北,中國工程師學會,1986。
[34] 陳宏宇、陳榮河、黃燦輝,「岩石邊坡裂縫處理方式之探討」,土木水利,第二十卷,第一期,1993,第19至30頁。
[35] 陳榮河、林美聆、林銘郎,「台灣區道路落石坍方之危險度分級準則及防治改善工法研究」,交通部科技顧問室,MOTC-STAO-RD-1202-86,1997。
[36] 陳詳凱,三維落石運動軌跡之模型試驗及現地試驗,碩士論文,國立雲林科技大學,雲林,2006。
[37] 鍾光榮,落石事件發生之統計分析 (以北橫公路復興至四陵為例),碩士論文,私立中原大學,中壢,1999。
[38] 葛德治,「單粒落石運動軌跡之模型試驗及數值模擬」,國科會計畫,2000。
[39] 葛德治,「三維落石運動軌跡之模型試驗、計算模式及現地實驗」,國科會專題研究計劃NSC 93-2211-E-224-003期中精簡報告,斗六,2005。
[40] 財團法人台灣營建研究院,「台灣地區道路邊坡崩塌發生機制及防制效益評估方法研究與應用(一)」,2002,第2-18~2-20頁。
[41] 黃景川,「台灣第一座超輕質(EPS)公路試驗路堤之設計施工與長期觀測」,地工新工法、新技術研討會,1999。
[42] 黃景川,超輕質路堤研究計畫期末報告,1997。
[43] 黃柏維,EPS防災應用性探討,碩士論文,國立台北科技大學,台北,2003。
[44] 鄭永欽,「美國猶他州I-15州際公路重建工程概述及EPS之應用」,輕質填土工法技術研討會論文集,2000。
[45] 鄭永欽、林利國,「道路工程的創新技術-Geofoam 回填材料」,台灣省住都雙月刊,Vol. 136,1998。
[46] 章裕民,環境工程化學,文京圖書有限公司,1995。
論文全文使用權限:同意授權於2015-12-10起公開