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研究生: 郭哲睿
Che-Jui - Kuo
論文名稱: 多階加勁邊坡降雨破壞案例分析
Failure Case Study of a Multi-Tier Geosynthetic-Reinforced Soil Slope with Marginal Backfill Subject to Rainfall Infiltration
指導教授: 楊國鑫
Kuo-Hsin Yang
口試委員: 劉家男
Chia-Nan Liu
鄧福宸
Fu-Chen Teng
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: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 158
中文關鍵詞: 加勁擋土結構物邊緣土壤雨水入滲邊坡破壞
外文關鍵詞: Geosynthetic-reinforced soil, marginal backfill, rainfall infiltration, failure
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  • 本研究為一個關於加勁擋土邊坡其邊緣回填土壤受降雨入滲導致破壞之案例研究。本案之邊坡為4階層,高26公尺之加勁擋土結構,因應台灣台中山區的交通需求而建造。回填土壤則與設計規範中相佐,為超過60%細粒的低塑性粉質黏土(CL)回填於加勁區。這可能是由於試圖減少開挖後原土壤之處理及運輸設計規範所建議之土壤至工地,所需之相關的成本和對環境的影響。回填土是來自風化泥岩和頁岩局部可用之殘餘土壤,當土壤因雨水滲入而變為較濕時,可發現土壤剪力強度明顯降低。在2010 - 2012年GRS邊坡因颱風和降雨季節後,首次出現過度變位。2012年6月至12月,坡頂沉陷量和水平變位,經量測為140 cm和80 cm。儘管對邊坡過度變位立即進行修復,但由於兩次連續的颱風事件,累積總雨量超過600 mm,加勁擋土邊坡終究於2013年8月發生破壞。本研究進行了一系列數值和物理調查,以驗證破壞的機制和導致破壞的原因。藉由歷史雨量資料、量測之剪力強度參數和現況地質及瞬時邊坡穩定性分析,以重建破壞事件。探討從這個案例中獲得之經驗。


    The research presents a failure case study on a geosynthetic-reinforced soil wall with marginal backfill subject to rainfall infiltration. The considered wall is a 26 m high, 4 tier geogrid-reinforced structures constructed for traffic demands in mountain area in Taichung, Taiwan. Contrary to the backfill recommendations in design guidelines, low plasticity silty clay (CL) with over 60% of fines was used as backfill in the reinforced zone. This could have been as a result of attempting to reduce cost and environmental impact associated with transportation of recommended backfills to construction site and disposal of excavated in-situ soils. The backfill material is a locally available residual soil from weathered mudstone and shale and the soil shear strength are found can be significantly reduced when soil become wet. The GRS slope first experienced excessive deformation after seasons of typhoon and heavy rainfall from 2010-2012. The measured settlement and horizontal deflection at wall crest were 140 and 80 cm from June to December 2012. Although an immediate remediation had been conducted for the wall excessive deformation, the wall finally collapsed caused by two sequential typhoon events with total accumulated rainfall over 600 mm in August 2013. A series of numerical and physical investigation were performed to examine the failure mechanism and causes contributing to the failure. Using recorded rainfall, measured shear strength parameters and site geology, transient slope stability analyses were conducted to reconstruct the failure event. Lessons learned from this case history are discussed.

    摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 3 1.3 研究流程 8 1.4 論文架構 9 第二章 文獻回顧 11 2.1 地工合成材料類型 11 2.2 加勁擋土結構 13 2.3 加勁擋土牆之穩定性 21 2.3.1 加勁擋土結構物之外部穩定 21 2.3.2 加勁擋土結構物之內部穩定 24 2.4 不飽和土壤特性 26 2.4.1 不飽和土壤 26 2.4.2 不飽和土壤含水量 27 2.4.3 不飽和土壤之基質吸力理論 27 2.5 不飽和土壤水力特性 30 2.6 不飽和土壤剪力強度 33 2.7 加勁擋土結構極限平衡分析 36 2.8 降雨入滲對邊坡之影響 39 2.8.1 降雨入滲對土壤水文特性及地下水之影響 39 2.8.2 降雨入滲對邊坡穩定之影響 45 第三章 案例介紹 46 3.1 地理位置 50 3.2 地形與地質概況 52 3.2.1 地形 52 3.2.2 地質 53 3.3 加勁邊坡設計施工 56 3.4 監測 62 3.5 降雨與破壞 65 3.5.1 降雨 65 3.5.2 破壞 69 3.6 地質調查與土層參數 77 3.7 加勁材 82 第四章 數值模擬 84 4.1 數值分析軟體介紹 84 4.1.1 MSEW 3.0程式分析 84 4.1.2 ReSSA 3.0程式分析 86 4.1.3 GEO-SLOPE程式分析 86 4.2 傳統設計內部穩定分析數值模擬 90 4.2.1 分析目的 90 4.2.2 數值模擬方法與作法 90 4.2.3 輸入參數 93 4.2.4 地下水狀況 95 4.2.5 分析設計 95 4.3 整體穩定分析數值模擬 96 4.3.1 分析目的 96 4.3.2 數值模擬方法與作法 96 4.3.3 輸入參數 98 4.3.4 地下水狀況 100 4.3.5 分析設計 100 4.4 非飽和降雨分析數值模擬 101 4.4.1 分析目的 101 4.4.2 數值模擬方法與作法 101 4.4.3 輸入參數及邊界條件 102 4.4.4 分析設計 108 第五章 結果與討論 109 5.1 傳統設計內部穩定分析 109 5.2 整體穩定分析 116 5.3 非飽和降雨分析 124 5.3.1 數值驗證 124 5.3.2 參數分析 129 5.3.3 改善措施 135 第六章 結論與建議 140 6.1結論 140 6.2建議 141 參考文獻 142

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