邊坡穩定數值模擬以 苗栗縣食水坑地滑地為例 專題報告 報告人：陳昇德 學號：59742110 中華民國九十九年一月十六日

簡報大綱 一、前言 二、文獻回顧 四、研究方法 五、預期成果

一、前言 1 2 研究動機 降雨期間邊坡之實際情形。 以食水坑地滑為案例建立降雨延時之 滲流及邊坡穩定分析模式。 研究目的 工商業及社會的進步造成土地頻繁的開發 以食水坑地滑為案例建立降雨延時之 滲流及邊坡穩定分析模式。 有效的預防避免不必要之災後補救花費 進行構造物配置措施之功能性評估 利用建立之分析模式探討各種影響因子 對邊坡穩定之影響。 有簡單或簡化之傳統分析方法並無法反應 降雨期間邊坡之實際情形。

1.1 研究流程圖 GEO-SLOPE Office ( Canada－Calgary University) 滲流分析 邊坡穩定分析 地滑地災害 降雨入滲 SEEP/W 構造物檢核 邊坡穩定分析

1.2 研究流程

1.2 研究流程

2.1 文獻回顧(1/2) 葉信富 (2004) 針對邊坡特性及降雨影響可能造成之不穩定影響因子進行研究： 崩塌發生之影響因子 葉信富 (2004) 針對邊坡特性及降雨影響可能造成之不穩定影響因子進行研究： 利用Bishop簡化法與Janbu簡化法進行穩定分析。 研究結果顯示，「土壤內摩擦角」之變異性對邊坡穩定影響最大，「邊坡坡度」之變異性影響次之，再依次為地下水位抬升、土壤凝聚力及土壤單位重。 胡毓港、楊長義(2005)提出影響因子之評分項目可分為五大類： 地質材料因素：岩性、強度、種類等 地質構造因素：弱面、節理、斷層性質等 地形與地貌因素：坡度、坡型、坡形等 環境因素：有無植被、地下水、裸露地等 人文因素：人為填土、開挖方向等

2.1 文獻回顧(2/2) Campbell(1975)之研究中曾提及: Cannon(1985)之研究指出： 降雨激發崩塌之力學機制 Campbell(1975)之研究中曾提及: 『若沒有足夠的前期降雨量，就不會發生崩塌或土石流』。 Cannon(1985)之研究指出： 雨水經過入滲，流入坡面土壤後，使得土壤內之孔隙水壓上升並降低土壤顆粒間的摩擦力與凝聚力。 若降水持續入滲，並且入滲速度大於土壤內的滲流速度時，在不透水層或是雨水不易滲透之土層上方之淺層土壤會發生飽和現象，而產生一暫棲地下水(perched groundwater)。 隨著暫棲地下水的水面上升，土體內之孔隙水壓逐漸增加，而強度則逐漸減小。 當暫棲地下水的水面上升至地面時，飽和土壤的有效強度趨近於零，於是發生滑動而形成崩塌並可能引發土石流。

3.1 研究材料與方法(1/7)

3.1 研究材料與方法(2/7) + 食水坑地滑地災因分析與檢討 潛 因 地 層 :卓蘭層 地 形 :馬蹄形陡坡凹地 潛 因 地層膠結鬆散 地 層 :卓蘭層 易匯集地表水及地下水 地 形 :馬蹄形陡坡凹地 順向坡 地質構造: 東側內灣向斜 西側東勢背斜 南端梅子斷層 921地震時，斷層末 端延伸至地滑區附近 + 重要事件 累計雨量（mm） 說明 桃芝颱風(90/7/30) 367 連續2日降雨 敏督莉颱風(93/7/2) 765 連續5日降雨 納莉颱風(90/9/16) 276 連續3日降雨 0609水災(95/6/9) 887 連續18日降雨 誘 因 0609水災 連續降雨18日 累計雨量887mm

A A’ 3.1 研究材料與方法(3/7) 平面配置

3.1 研究材料與方法(4/7) 地質鑽探 舊地滑 本次地滑 孔號 鑽孔深度(m) 推估滑動深度(m) 本次 舊 BH-1(傾) 40 1.9~6.9 14.6 BH-2(水) 30 5.8 12.3 BH-3(水) 6.6 10.4 BH-4(傾) 25 8.25 BH-5(傾) 35 12.95 BH-6(傾) -- 7.6 BH-7(水) 12.5 BH-8(傾) 5.4 合計 245 本次地滑

3.1 研究材料與方法(5/7) 地質剖面 B-B’剖面 W3-Rf A-A’剖面

3.1 研究材料與方法(6/7) 擋土排樁 集水井 箱籠 A-A’治理工法剖面線

3.1 研究材料與方法(7/7) 發展 功能 特色 模式 SEEP/W由加拿大Calgary 大學所發展，主 程式介紹 發展 功能 特色 模式 穩態 模擬 滲流行為 水壓分布 求解 飽和與不飽和土層之滲 流問題 簡單或複雜的邊坡穩定問題 SEEP/W 暫態 加拿大Calgary 大學 極限平衡法 分析 幾何形狀 之滑動面 有限元素應力法 SLOPE/W 蒙地卡羅法 SEEP/W由加拿大Calgary 大學所發展，主 要功能為求解飽和與不飽和土層（含岩層）之滲 流問題，可模擬地下水在岩石和土層內之滲流行 為及水壓分布。

4.3 研究方法 (1) SEEP/W 入滲分析，需要輸入： (a) 降雨記錄 (b) 數值模式建立 坡地幾何模式建立 初始條件輸入 邊界條件輸入 分析方法決定 (c) 土層滲透材料參數 滲透性係數k k(u)～u相關函數 (2) SLOPE/W 邊坡穩定分析： 因降雨引起地下水及孔隙水壓變化，所造成FS值降低之分析。 (3) 最後再去比較分析結果與現地破壞資料，若符合即可以進行後 續之災害防止措施之數值模擬。

5.1 預期成果 4-評估 3-建置 2-分析 1-數值 進行構造物配置措施評估 提出具體施設位置及尺寸 建立邊坡穩定分析流程 建立合理之分析模式 2-分析 提出具體邊坡穩定安全係數 1-數值 假設合理之簡化工程地質參數

參考文獻 胡毓港、楊長義(2005,9),“山坡地崩塌因子之評分權重”, 第十一屆大地工程學術研討會 葉信富(2004) ,“降雨入滲對坡地穩定影響之研究”, 中華水土保持學報 行政院農業委員會水土保持局(2007)「苗栗食水坑地滑地整治計畫」成果報告書 GEO-SLOPE操作手冊 相關資料提供，苗栗縣政府水土保持科，蔡政新科長

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