簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 蕭新財
Shin-Tsai Hsiao
論文名稱: 不飽和崩積土壤淺層水文特性對邊坡穩定影響之研究
Influence of Shallow Hydrologic Characteristics on Slope Stability of Unsaturated Colluvium Soil
指導教授: 林宏達
Horn-Da Lin
口試委員: 褚炳麟
none
王建智
none
陳志南
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 136
中文關鍵詞: 不飽和崩積土壤自動化監測基質吸力含水量蒸發散量滲透係數邊坡穩定分析
外文關鍵詞: unsaturated colluvium soil, monitoring technology automation, matric suction, water content, evapotranspiration, hydraulic conductivity, slope stability analyses
相關次數: 點閱:320下載:3
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究針對石門水庫集水區內砂崙仔崩塌區某邊坡進行不飽和崩積土壤的基質吸力自動監測、含水量與地表蒸發散量量測,並利用Guelph Permeameter進行崩積土的滲透係數量測,再搭配雨量資料,以探討各淺層水文特性之間的關係。另外,本研究也根據現地實際監測之基質吸力,應用STEDwin 程式分析現地淺層土壤基質吸力變化與邊坡穩定性之關係。
    現地量測結果顯示,不飽和崩積土的基質吸力、滲透係數、蒸發散量與含水量皆會受到日照與降雨的影響而產生變化,彼此存在著對應關係。當集中降雨發生,蒸發散量因日照量減少而下降。滲透係數因雨水入滲造成土壤水分含量增加而上升,基質吸力則是大幅下降。邊坡穩定分析結果顯示,不飽和崩積土土壤邊坡的安全係數隨基質吸力的減少而降低,當集中降雨發生,基質吸力降至0kPa,邊坡的安全係數最低,邊坡最不穩定。由監測與分析結果可知,降雨是造成邊坡產生淺層滑動破壞的重要因素。


    The purpose of this study is to monitor the matric suction, water content, hydraulic conductivity and ground surface evapotranspiration of colluvium soils that located on a slope nearby the Shihmen reservoir. In addition, the rainfall intensity in this region is measured to study the relationship between the rainfall data and aforementioned factors. Further, this study also uses program STEDwin to analyze the effect of soil matric suction changes on the unsaturated soil slope stability.
    The monitoring results illustrated that the matric suction, hydraulic conductivity, evapotranspiration, and water content of unsaturated colluvium soil varies at various rainfall intensities and solar radiation intensities. Moreover, these factors are inter-correlated with each other. When the heavy rainfall occurs, the decrease of evapotranspiration is consistent with the decrease in the solar radiation intensities. The increase hydraulic conductivity is consistent with the increase in the soil moisture content by rainfall infiltration, but the matric suction is decreased due to rainfall infiltration. Slope stability analyses indicated that the factor of safety decrease with the decrease matric suction. After heavy rainfall, the soil’s matric suction falled quickly to 0 kPa. As a result the soil slope exhibits minimum factor of safety at this time, and the soil slope may become unstable. Therefore, it can be concluded that the rainfall is the most essential factor that can induce shallow slip failure of the colluvium soil slope.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 總目錄 IV 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研究內容與流程 3 第二章文獻回顧 5 2.1不飽和土壤之特性 5 2.1.1不飽和土壤 5 2.1.2不飽和土壤吸力理論 7 2.1.3土壤水分特性曲線 12 2.2不飽和土壤邊坡之破壞機制 14 2.3不飽和土壤邊坡之監測與量測 17 2.3.1水文監測 17 2.3.2位移監測 19 2.3.3基質吸力監測 21 2.3.4滲透係數量測 24 2.3.5蒸發散量量測 30 2.4自動化監測系統 32 2.4.1自動化監測系統優點 32 2.4.2自動化監測系統運作模式 32 2.4.3自動化監測系統資料傳輸 33 2.4.4自動化監測系統電力供應 34 第三章試驗場址概述與自動監測系統配置模式 36 3.1.1地理位置 36 3.1.2地質概況 38 3.1.3地層分佈 38 3.1.4地層材料組成 40 3.2邊坡概況 43 3.3現地監測儀器配置及介紹 45 3.3.1自動化監測系統配置 45 3.3.2自動化監測系統元件 46 3.4現地量測儀器配置與介紹 52 3.4.1滲透係數量測儀器-Guelph滲透儀 52 3.4.2蒸發散量量測-A型蒸發皿 57 3.5雨量資料蒐集 58 第四章現地監測結果及探討 60 4.1符號系統編制: 60 4.2崩積土壤基質吸力 62 4.2.1基質吸力與降雨量比較 62 4.2.2基質吸力、含水量與深度之關係 71 4.3崩積土壤滲透係數 77 4.3.1飽和滲透係數與降雨量之比較 77 4.3.2各深度飽和滲透係數與其對應含水量之比較 81 4.3.3飽和滲透係數與對應之基質吸力之比較 84 4.3.4不飽和滲透係數之推估 86 4.4崩積土坡地表蒸發散量 90 4.4.1蒸發散量、降雨量與土壤含水量之比較 93 4.4.2蒸發散量與基質吸力之比較 95 4.4.3蒸發散量與滲透係數之比較 98 第五章考慮基質吸力歷時變化之邊坡穩定分析 101 5.1不飽和土壤邊坡分析模型建立 101 5.1.1分析模型 101 5.1.2分析軟體 102 5.1.3分析假設 103 5.1.4分析土層參數求取 103 5.2不飽和土壤凝聚力參數求取 105 5.2.1不飽和土壤剪力強度 105 5.2.2隨基質吸力之變化 107 5.2.3總凝聚力參數之求取 108 5.2.4基質吸力分佈 111 5.3分析結果討論 112 第六章結論與建議 123 6.1結論 123 6.2建議 125 參考文獻 126 附錄 130

    1.林宏達、拱祥生(2001),「不飽和土壤力學性質試驗及其在邊坡工程之應用」,地工技術第83期,pp.39-52。
    2.林宏達、拱祥生、吳宏偉(2003),「不飽和土壤邊坡基質吸力量測及其在邊坡穩定分析之應用」,地工技術,第96期,第27-42頁。
    3.拱祥生(1999),「降雨對不飽和土壤邊坡穩定性之影響研究」,國立台灣科技大學營建工程系,碩士論文。
    4.拱祥生(2003),「降雨造成邊坡滑動的工程行為」,技師報,第365期。
    5.行政院農業委員會水土保持局臺北分局(2010),「砂崙仔崩塌區崩塌潛勢調查分析及監測」,成果報告書。
    6.高嘉彬(2007),「不飽和土壤邊坡基質吸力與位移之監測及滲流分析」,國立台灣科技大學營建工程系,碩士論文。
    7.林鴻彰(2008),「不飽和土壤邊坡基質吸力與位移之監測及邊坡穩定分析」,國立台灣科技大學營建工程系,碩士論文。
    8.陳尚奕(2009),「粒徑分佈狀況對不飽和崩積土壤吸力之研究」,國立台灣科技大學營建工程系,碩士論文。
    9.余子鳴(2010),「不飽和崩積土壤之邊坡監測技術自動化與滲透係數量測之研究」,國立台灣科技大學營建工程系,碩士論文。
    10.洪銘鴻(2010),「土壤水分特性曲線應用於不飽和崩積土壤邊坡穩定分析之研究」,國立台灣科技大學營建工程系,碩士論文。
    11.張格綸(2007),「應用蒸發皿係數推估地區蒸發散量之研究」,國立成功大學資源工程學系,碩士論文。
    12.鄭皆達、葉正霖、許中立、曹舜評、鄧英慧、黃國鋒(2002),「應用Guelph滲透計試驗推求飽和水力傳導度之探討」,水土保持學報34(4),pp.317-334。
    13.鄒天練、鄭皆達(1996),「Guelph土壤水分傳導與滲透計之操作原理及應用」,水土保持學報27(2),pp.95-103。
    14.陳明杰、洪志遠(2007),「福山林地土壤飽和與不飽和水力傳導度的特性」,臺大實驗林研究報告21(3),pp.229-243。
    15.鄭清江、褚炳麟、林泰安(2007),「華梵校區非飽和崩積土坡現地監測與原樣式內試驗」,第十二屆大地工程研討會,溪頭,第A1-46-01~ A1-46-011頁。
    16.謝平城、王瀚衛(2004),「降雨滲流對邊坡穩定的影響」,水土保持學報36(2),pp.135-142。
    17.楊錦釧、蔡東霖、張胤隆、姜世偉、蘇歆婷(2006),「石門水庫集水區崩塌與庫區淤積風險評估研究」,石門水庫集水區保育治理委託研究計畫。
    18.Brooks, R. H., and Corey, A. T., (1964). “Hydraulic Properties of Porous Media,”Hydrology Paper No.3, Civil Engineering Department, Colorado State University, Fort Collins.
    19.Fredlund, D. G., and Morgenstern, N. R. (1977), “Stress State Variables for Unsaturated Soil” , Journal of Geotechnical Engineering , ASCE, GT5 , Vol. 103, pp. 447-446.
    20.Fredlund, D. G., Morgenstern, N. R., and Widger, R. A. (1978), “The Shear Strengthof Unsaturated Soils” , Canadian Geotechnical Journal, Vol. 15, No. 3, pp. 313-321.
    21.Fredlund, D. G., Rahardjo, H. (1993), “Soil Mechanics for Unsaturated Soils”, John Wiley, New York.
    22.Fredlund, D. G., Xing, A. (1994), “Equations for the Soil–Water Characteristic Curve ”, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 31, pp. 521-532.
    23.Ho, D. G. and Fredlund, D. G. (1982), “A Multistage Triaxial Test for Unsaturated Soils”, Geotechnical Testing Journal , Vol.5 , No.1 , pp.18-28.
    24.Ho, D. Y. F. and Fredlund, D. G. (1982), “Increase in Strength due to Suction for Two Hong Kong Soils” , Proc. of ASCE Speciality Conference on Engineering and Construction in Tropical and Residual Soils, Hawaii, p263-296.
    25.Rahardjo, H., Lim, T. T., Chang, M. F. and Fredlund, D. G. (1995), “Shear-Strength Characteristics of a Residual Soil”, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 32, pp. 60-77.
    26.Rahardjo, H., Li, X. W., Toll, D. G., and Leong, E. C. (2001), “The effect of antecedent rainfall on slope stability,” Geotechnical and Geological Engineering, Vol. 19, pp. 371-399.
    27.Gan, J. K. M. and Fredlund, D. G. (1996), “Shear Strength Characteristics of Two Saprolitic Soils”, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 33, pp. 595-609.
    28.Lim, T. T., Rahardjo, H., Chang, M. F., Fredlund, D. G. (1996), “Effect of Rainfall on Matric Suctions in a Residual Soil Slope”, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 33, pp. 618-628.
    29.Vincenzo Bagarello (1997) Influence of well preparation on field-saturated hydraulic conductivity measured with the Guelph permeameter, 80: 169-180.
    30.Zhang Zhuanfang F, Pieter H. Groenevelt, Gary W. Parkin (1998) The well-shape factor for the measurement of soil hydraulic properties using the Guelph permeameter. Soil & Tillage Research, 49: 219-221.
    31.Model 2800K1 operating instructions (Guelph permeameter), Soilmoisture Equipment Corp, Santa Barbara, CA, USA.

    QR CODE