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論文中文名稱:應用分離元素法於台二線邊坡災害模擬 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Applying DEM for Coastal Highway No.2 Slope Destabilization [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:102
出版年度:103
中文姓名:鄭憲聰
英文姓名:Hsien-Tsung Cheng
研究生學號:101428037
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2014-07-09
論文頁數:48
指導教授中文名:張國楨
指導教授英文名:Kuo-Jen Chang
口試委員中文名:林銘郎;王泰典
中文關鍵詞:分離元素法數值地形模型台二線
英文關鍵詞:Discrete element methodDigital terrain modelCoastal highway No.2
論文中文摘要:台灣位處板塊聚合邊界,在山多平原少的情況下使得道路經常建於邊坡上,而台灣北海岸濱海公路是重要的聯絡道路之一。台灣地震頻繁情況下,此處長年
大小落石不斷造成許多公安意外。
本文試以分離元素法軟體3DEC,利用三維岩體彼此間可相互分離的特點,
模擬邊坡在選定的參數下是否會造成落石或傾倒。
本研究嘗試以台二線82.5K、84K為模擬區域,此地地層屬桂竹林層,岩性是以泥質砂岩及頁岩為主之二鬮段,而本研究以(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)無人飛行載具空拍台二線82.5K與84K處,並製成數值地形模型(DTM),利用網格具三維座標的特性並結合分離元素軟體3DEC建置出現地模型,並試以BRICK、PRISM兩種不同塊體指令進行建模並討論其適用性,而為了加速運算效率與模
型生成之速度,另外輔以Meshmixer軟體簡化不必要的網格。
在分析方面本研究模擬一般靜態狀況下與地震條件影響下之行為及安定性,參數則以鑽探資料佐以強度折減之方式來進行分析,並針對掉落的塊體之堆積情
況與規模進行討論。
研究成果顯示以數值地形模型結合分離元素法軟體3DEC除了可建置出精確之真實地表模型並可成功模擬邊坡塊體掉落之過程與運動路徑,可進一步掌握
災害影響範圍。
論文英文摘要:In Taiwan, the portion of road which had been built on the mountain slope is higher than other countries, because Taiwan located in a convergent boundary. Furthermore, the number of mountains is more than that of plain. Meanwhile, Coastal highway No.2, one of most vital road in eastern of Taiwan, had many rockfalls
accident cases that result from the high frequency of earthquakes.
The study employ 3DEC for analyzing researching statistic, and feature of rock mass of three-dimensional. Furthermore, use 3DEC to create a certain condition and then to simulate the slopes whether destabilization. In this research, the Coastal highway No.2 82.5K and 84K are chosen as the examples, which were combination
with Kueichulin formation and sandstone.
The DTM of Coastal highway No.2 82.5K and 84 K is made from UAV through aerial photography technology. In addition use the features to create three-dimensional of coordinate and 3DEC developing real terrain model. Trying to analyze the applicability and create the model of two kinds of block command in brick and prism. Then, the efficiency is increasing and model develop simplify mesh
by Meshmixer.
In summary, this study is aim for the influence behavior and stability under the certain condition, static and earthquake which is simulated by the changing the statistic of 3DEC. Analysis parameter with geological boring information, reduction factor and discuss the cumulate situation of falling block and size. Digital terrain model combine with 3DEC reveal real terrain model can built precisely simulation process of falling slope block and moving path, and then to command area of
influence on disaster.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目 錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2研究方法與範圍 2
1.3論文架構與內容 3
第二章 文獻回顧 4
2.1台二線之歷史概述與災害 4
2.1.1台二線之歷史 4
2.1.2台二線之歷史 4
2.2台二線之地形與地質 6
2.2.1台二線之地質 6
2.2.2台二線之地形與地物 6
2.3分離元素法概述 8
2.4分離元素法應用之相關研究 8
第三章 數值模擬分析方法 10
3.1 3DEC概述 10
3.2 3DEC之運算邏輯 10
3.3塊體接觸型態判別 11
3.4接觸應力之計算 14
第四章 模型建置方法 17
4.1模型設計流程 17
4.2基本建模介紹 18
4.2.1節理指令 18
4.2.2塊體指令 20
4.3 BRICK建置流程 21
4.4 PRISM建置流程 23
4.4.1不規則網格 23
4.4.2規則網格 24
4.5節理之設置 27
第五章 邊坡模擬結果分析與討論 28
5.1模擬條件與假設 28
5.2模型參數選定 28
5.3地震作用輸入 32
5.4 82.5K模擬結果 33
5.5 84K模擬結果 40
第六章 結論與建議 46
6.1 結論 46
6.2 建議 46
參考文獻 47
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