降雨入渗稳定分析参数研究课件.ppt
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1、資料收集資料收集分析方法分析方法 SEEP/W-滲滲流流分分析析 SLOPE/W-穩穩定定性性分分析析影響因子參數設定影響因子參數設定流程圖流程圖流程圖流程圖簡報流程簡報流程前言前言 GEO-Studio 2007流流 程程 圖圖降雨邊坡穩定性各項影響因子之參數研究降雨邊坡穩定性各項影響因子之參數研究影響因子之參數研究影響因子之參數研究1.1.地形因子:坡高、坡度地形因子:坡高、坡度2.2.地質因子:地質因子:C C、b b、k(u)uk(u)u3.3.降雨型態、降雨強度、降雨型態、降雨強度、初始地下水水位初始地下水水位降雨入滲分析降雨入滲分析(有限元素分析有限元素分析)降雨邊坡穩定分析降雨邊
2、坡穩定分析(極限平衡法分析極限平衡法分析)邊坡穩定安全係數與邊坡穩定安全係數與影響因子關係圖表製作影響因子關係圖表製作前前 言言雖然評分的方式種類繁多,但在評分的過程中,卻無法將降雨造成坡地崩塌之機制加以呈現並納入考量,而只侷限於各種山崩潛感影響因子之討論。為進行坡地崩塌災害之數值模擬及參數研究,本研究採用二維有限元素法及極限平衡法來進行滲流數值模擬及邊坡穩定分析。本研究期望藉由數值分析的方式來探討降雨對坡地不穩定性的影響以及降雨促成坡地瀕臨崩塌臨界點時之破壞機制。另外,坡地崩塌的可能影響因子繁多。針對台灣之坡地災害問題,主要以崩塌所誘發之因子較為廣泛研究。在山崩潛感之傳統分析及評估方面,大多
3、是以統計的方式,針對造成邊坡破壞的各種潛在因子給予不同之權重後進行評分式分析。透過颱風期間之降雨入滲、雨水滲流、地下水位變動及地層孔隙水壓變化之計算成果,可對坡地在降雨期間之崩塌機制進行合理的詮釋。因此,如何將較具有代表性且可掌握性的影響因子定量化,再以數值模擬的方式來探討各影響因子在坡地崩塌中所扮演角色之輕重,也是本研究之重點。另外,藉由特定之單峰降雨型態、降雨強度、地層材料、邊坡坡角與坡度高度等邊坡穩定影響因子之變化,進行參數研究。再依據數值分析成果以量化方式來評估各影響因子對坡地崩塌災害之實際影響度。前前 言言影響因子說明坡度()16.721.828.8 45坡高 H(m)51015土層
4、有效應力凝聚力C(kN/m2)101520土層有效應力內摩擦角 ()20253035土層的單位重(kN/m3)18.9420.9422.94未飽和土層之當量吸力摩擦角 b()101520土層之水力傳導係數函數k(u)uk(u)0.1uk(u)uk(u)10u降雨雨型降雨延時 T颱風(三角形單峰降雨歷線)T=25 hr梅雨(不規則多峰降雨歷線)T=25 hr平均降雨強度I(mm/hr)101520平均降雨強度I(10-6m/sec)2.84.25.6初始地下水水位深度hwo(m)1.53.57影響因子影響因子1.三角形單峰降雨歷線-颱風雨型 為提升數值分析研究成果之通用性,乃選用一般常見之設計降
5、雨歷線進行分析,而採用之降雨延時乃依台灣地區主要降雨期間之延時記錄,先考量為25 hr,而其平均降雨強度I(mm/hr)乃依據近年台灣數場颱風降雨記錄資料(桃芝颱風I=10.94 mm/hr,碧利斯颱風I=7.42 mm/hr,艾莉颱風I=7.42 mm/hr,敏督利颱風I=8.02 mm/hr)及台灣一般山坡地致災日累積降雨量400 mm(I=16.66 mm/hr)來決定。經由簡單計算(I=Pi/25)可求得平均降雨強度I(=10,15,20 mm/hr)之3組三角形單峰降雨歷線,並作為本研究之降雨歷線輸入資料。降雨型態及延時降雨型態及延時水水 文文2.不規則多峰降雨歷線-梅雨雨型 梅雨降
6、雨量於時間上之分佈呈現平均現象,各時段降雨量百分比(各時段降雨量100%/總降雨量)均介於510間,尖峰降雨不甚明顯,此顯示梅雨降雨分佈型態具有較為平穩且降雨量變化性不大的特性,因此將梅雨降雨歷線定義為不規則多峰降雨歷線。降雨型態及延時降雨型態及延時水水 文文滲流及穩定分析滲流及穩定分析 之數值模型之數值模型GEO-Studio 2007SIGMA/W 2007CTRAN/W 2007AIR/W 2007TEMP/W 2007VODASE/W 2007QUAKE/W 2007分析工具分析工具SLOPE/W 2007SEEP/W 20071.1.耦合分析耦合分析2.2.多場耦合多場耦合3.3.材
7、料模型材料模型4.4.網格劃分功能網格劃分功能5.5.等勢線圖生成等勢線圖生成6.6.等勢線動畫演示等勢線動畫演示7.7.提高函數的定義能力提高函數的定義能力8.8.後處理結果快速生成後處理結果快速生成9.9.基質吸力基質吸力10.10.繪圖功能繪圖功能工具功能工具功能 SEEP/W採採用用有有限限元元素素法法求求解解飽飽和和與與不不飽飽和和土土層層(含含岩岩層層)之之滲滲流流問問題題,藉藉由由多多孔孔分分析析材材料料(如如土土壤壤、岩岩石石)中中之之孔孔隙隙水水壓壓的的變變化化來來求求得得水水流流路路徑徑、流流速速大大小小及及水水壓壓分分布布,以以模模擬擬地地下下水水在在岩岩石石和和土土層層
8、內內之之滲滲流流行行為為及及水水壓壓分分布布,並並可可進進行行與與時時間間無無關關之之穩穩態態滲滲流流分分析析(steady state seepage analysis)或或與與時時間間相相依依之之暫暫態態滲滲流流分分析析(transient seepage analysis)。滲流分析程式滲流分析程式(SEEP/W)程程 式式 SLOPE/W採採用用極極限限平平衡衡法法求求解解土土壤壤或或岩岩石石邊邊坡坡穩穩定定問問題題,除除可可分分析析間間單單或或複複雜雜的的邊邊坡坡問問題題外外,亦亦可可從從事事邊邊坡坡保保護護工工法法設計。設計。程程 式式邊坡穩定性分析程式邊坡穩定性分析程式 (SLO
9、PE/W)1.1.降雨入滲分析降雨入滲分析 :(1)(1)建立建立數值幾何模式有限元素網格數值幾何模式有限元素網格。(2)(2)輸入輸入邊界條件邊界條件、地層材料參數地層材料參數及及降雨歷線圖降雨歷線圖。(3)(3)啟動降雨歷線,分別進行降雨啟動降雨歷線,分別進行降雨穩態穩態及及暫態入滲暫態入滲分析分析。2.2.邊坡穩定分析:邊坡穩定分析:(1)(1)輸入輸入邊界條件邊界條件、地層材料參數地層材料參數及及設定滑動面設定滑動面。(2)(2)依據暫態入滲分析之結果進行邊坡穩定分析。依據暫態入滲分析之結果進行邊坡穩定分析。3.3.探討:探討:(1)(1)地下水水位地下水水位變化趨勢與變化趨勢與浸潤帶
10、浸潤帶變化變化(2)(2)可能可能滑動面位置滑動面位置分析方法分析方法水力傳導係數函數水力傳導係數函數體積含水量體積含水量函數函數 (u)u篩分析曲線篩分析曲線Ksat=510-6 m/s 水力傳導係數水力傳導係數函數函數K(u)u結結 果果降雨第降雨第9 hr壓力水頭分佈壓力水頭分佈降雨第降雨第10 hr壓力水頭分佈壓力水頭分佈 浸潤帶地下水位地下水位結結 果果地下水水位線與雨水入滲浸潤線間地下水水位線與雨水入滲浸潤線間之變動對穩定性之影響之變動對穩定性之影響 結結 果果坡趾下方體積含水量深度分佈剖面坡趾下方體積含水量深度分佈剖面 結結 果果地形因子地形因子(、H)六級坡,=100 五級坡,
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- 降雨 入渗 稳定 分析 参数 研究 课件
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