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論文中文名稱:發泡聚苯乙烯(EPS)作為明隧道 落石緩衝消能構材之成效驗證 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:EPS as an Impact – Energy – Absorbed Material to Rockfall Prevention on Rock Shed [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:土木工程系土木與防災碩士班(碩士在職專班)
畢業學年度:103
畢業學期:第二學期
中文姓名:李建輝
英文姓名:Jian-Huei,Lee
研究生學號:101428029
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2015/07/28
指導教授中文名:陳立憲
口試委員中文名:陳堯中;鄭大偉
中文關鍵詞:明隧道、發泡聚苯乙烯(EPS)、牛頓擺錘模型、施密特錘衝擊消能試驗、 地面光達(LiDAR)
英文關鍵詞:Rock Shed, EPS, Newton Pendulum Model,Schimdt Hammer Test , LiDAR
論文中文摘要:受全球極端氣候影響,使台灣季節性降雨與颱風逐年加劇;且位處板塊交界,造就地質破碎、地震頻繁等現象;地狹人稠之故漸往山區開發之趨勢日增。綜合上列之誘發與潛在因子影響,山崩、土石流等災害日益嚴重,其中對落石突發性高,掉落軌跡、災害規模及其監、檢測技術等至今仍無法有效控管。因此,落石防護儼然是臺灣土木防災工程中一塊極為重要之拼圖。本研究先蒐集綜整近年台灣各區域之落石災害調查;再以金門國家公園之翟山與九宮兩觀光坑道作為隧道型之調查例;結合地面光達(LiDAR)量測,對落石之肇因與相關防護之趨議。
再以臺灣邊坡型之落石「終端防護」之明隧道為另一例,探討高分子發泡材料(尤其是EPS)緩衝消能構材之成效;作為永續建材之首選。首先探求市面上各式高分子發泡材料之基本性質及其力學參數;動態力學試驗則分為兩項其一以小型牛頓擺錘模型作為未來多功能牛頓擺試驗機之準備與驗證可行性,而另外為施密特衝擊錘衝擊消能試體搭配手機應用軟體(Application,App)分貝計,試求衝擊後反彈數(接觸式)與分貝(非接觸式)量測,求驗各式材料之消能效果作為指標,確立合乎成效性與便利性之模擬落石緩衝消能判準。
本研究成果主要於探討發泡材料之消能成效,並進行現地踏勘,調查邊坡式隧道之落石狀況,針對岩石邊坡與隧道分別擇究落石之人為或天然肇因及其防護建議。則以爆破技術之良窳,須與岩脈走向分布之落石潛勢如隧道落石主因作為鑽炸判釋。並建議以柔性攔網作為防落石工法。
論文英文摘要:The global impact of extreme weathers, such as seasonal rains and typhoons in Taiwan are increasing year by year; besides, its location at the junction of the Phillippine plate and the Eurasian plate, a fault broken zone, unleashes huge amount of energy causing many earthquakes and other slip phenomena. With such a large population living in a small island like Taiwan, gradual development at mountain areas is increasing. Due to the above induced factors and other potential factors, landslides, mudslides and other disasters have been increasing; in which sudden rockfall has a high probability, and still its falling trajectory, magnitude scale and monitoring detection technology is not effectively controled. Therefore, rockfall protection as if Disaster Prevention Project is extremely important in Taiwan. This study collected investigations related to rockfall hazardous areas around Taiwan during the recent years. Then used Kinmen National Park Jhaishan Tunnel and Jiugong Tunnel as the tunnel type for the investigation cases, and combines them with Light Detection and Ranging (LiDAR) Technology, obtaining rockfall possible causes and develop protection measures to investigate and recommend future solutions.
Rock Shed project is an example of rockfall protection in Taiwan. This study focuses in the discussion of polymer foam (EPS) effect of energy dissipation and EPS being sustainable as a building material. First, explore the fundamental properties and mechanical parameters of the foam material. Dynamic mechanical tests, there are two, Newton Pendulum Model and Schimdt Hammer Test. Newton pendulum model as the future preparation and feasibility to Newton pendulum machine. Schmidt hammer test with energy dissipation Application (App) decibelmeter. The impact of exposure measurement (Rebound Value) and non-contact measurement (dB) energy dissipation effect of each material is shown as an index. This last test has the speed and convenience to obtain material energy dissipation properties.
This study focuses on the effect of energy dissipation of foam. The investigation at the cases location, tunnel at a sloped terrain, explores and separates the man-made from natural rockfall ignition factors that take place in the phenomena, which later allowed us to develop a rockfall protection measure. This research explores a new use of sustainable and reliable material for the improvement of current constructions. And it will be of great satisfaction if this research/contribution becomes a possible reference for future works.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 iii
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究範圍方法 3
1.4 研究架構與流程 3
第二章 文獻回顧 6
2.1 台灣落石災害概述 6
2.1.1 落石災害案例回顧 6
2.1.2 邊坡崩塌型態與落石運動型態 7
2.2隧道調查與地面光達(LiDAR)量測技術 22
2.2.1 隧道開炸前後之大地應力調查 22
2.2.2 地面光達(LiDAR)量測技術 28
2.3 落石防治型態說明 30
2.3.1 落石防治型態劃分 30
2.3.2 落石防治工法之應用 31
2.4 落石防護工程 – 以明隧道為例 41
2.4.1 落石防護明隧道設計原理 42
2.4.2 衝擊能量之分散原理 – 砂層緩衝構造明隧道為例 44
2.5 發泡聚苯乙烯(EPS)之介紹 45
2.5.1 材料發展史與製造流程 46
2.5.2 材料之工程性質與應用 56
第三章 研究方法與範圍 61
3.1 研究方法程序說明 61
3.2 發泡塑材之結構性能說明 65
3.2.1組成之結構型態 65
3.2.2 發泡胞體之結構參數對發泡塑材力學性能影響 71
3.2.3 消能特性之相關研究 74
3.3 消能試驗之儀器設備 75
3.3.1 加載系統之介紹 75
3.4.2 量測設備之建立 76
3.4 試驗材料說明與施作程序 78
3.4.1 材料種類描述 79
3.4.2 基本性質試驗項目與程序 80
3.5.3 力學性質試驗項目與程序 84
3.5 岩石隧道踏勘 : 以金門國家公園之翟山與九宮戰備坑道為例 93
3.5.1兩坑道(翟山、九宮)地質搜資與初探作業 93
3.5.2 兩坑道(翟山、九宮) 地面光達(LiDAR)掃描量測作業 100
第四章 分析與結果討論 103
4.1 試驗初始條件設置與代號描述 103
4.1.1 試體初始狀態說明 103
4.1.2 試驗代號描述 104
4.2 發泡塑材指數性質試驗成果探討 106
4.2.1 外觀、尺寸與密度檢核 106
4.2.2 試體之吸水率 109
4.3 發泡塑材力學性質試驗影響 110
4.3.1 試體之壓縮性能 110
4.4.2 施密特錘衝擊消能試驗探討 122
4.4.2.1 接觸式衝擊量測 – 反彈數 124
4.4.2.2 非接觸式衝擊量測 – 分貝值(dB) 127
4.4.3 牛頓擺錘衝擊消能試驗探討 128
4.4 落石潛勢評估與數位地形建置 129
4.4.1 數位地形模型建置 129
4.4.2 坑道落石之潛勢評估 131
第五章 結論與建議 139
5.1 結論 139
5.2 建議 141
參考文獻 145
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論文全文使用權限:同意授權於2020-08-26起公開