边坡稳定-国立中兴大学水土保持学系.ppt

梨山地滑地排樁整治工法之設計及有效性評估 簡報大綱 前言 梨山地區於民國84~91年度期間實施「坡地災害整治」計畫，已陸續完成梨山地區地層滑動整體治理之工作。 近年來，梨山地區由於颱風豪雨侵襲下，多處較高潛感之疑地滑地出現顯著之變化，其中包括梨山地滑西區(台8線82k+200 附近)邊坡及擋土牆坍塌與老部落(台8線80k900下邊坡)一處民房傾斜倒塌災害。 為了能夠降低兩處疑地滑地對居民生命財產發生可能之災害，本研究將進行坡地穩定性分析及最適宜之工法設計，並評估工法設計對坡地穩定性之有效性。 前言 梨山地區水文條件：年平均降雨量2242 mm，降雨多集中於5~9月，佔全年雨量的55.5%，降雨量主要受台灣地區梅雨季及本區地形所影響；另外根據資料顯示，於6月至9月間曾多次發生暴雨，大約一年中會有7、8次，日累積降雨量超過100 mm/day。 梨山地區地質條件：為第三紀中新世之廬山層，廬山層代表所有分佈在中央山脈的脊樑山脈帶內中新世的硬頁岩和板岩系。梨山地區出露之廬山層主要是以板岩組成為主。 前言 台8線82k+200m處，原邊坡設置之擋土牆，現已崩滑至下邊坡溪谷，由現場勘查舊擋土牆基座坐落在崩積層上，且新舊擋土牆並未有效連結，此區域坑溝在邊坡正下方並未整治。 前言 梨山老部落(台8線80k+900下方)齡恩路一帶之疑地滑地，路旁農舍房屋嚴重擠壓變形，滑動冠部在齡恩路上方，滑動區可能長達數百公尺至下方之溪谷。滑動體中央有一排水溝，在未降雨時出水量仍相當豐沛，另外，排水溝內最上游處，由地層中湧出大量地下水。在滑動區內之排水溝大部分為無筋之混凝土溝，且已因地層滑動而斷裂，溝內水由破裂處滲入地表下。 文獻回顧 與排樁相關之文獻： Debeer與Wallay(1972)指出Brinch Hansen(1961)之載重因子圖在樁距等於樁徑3倍會有較好效果。 Ito與Matsui(1975)對有設置排樁之邊坡，認為當坡體產生滑動時會驅使排樁附近之土壤逐漸接近塑性狀態，而當土壤達到塑性狀態時，土壤仍能滿足莫爾-庫倫破壞準則。 文獻回顧 Fei Cai 與 Keizo Ugai(2000)，透過強度折減法(SRM)，提出排樁在邊坡之最佳設計位置位於邊坡之中線；但透過Bishop方法顯示，排樁位於邊坡中線稍為靠坡頂處，對於邊坡之穩定，具有較好的效果。 W.B. Wei 與 Y.M. Cheng(2009)，提出在均勻土層之邊坡條件下，排樁最佳設計位置在「邊坡中線」與「無樁情況下之臨界破壞面中線」之間。 研究方法 本研究透過Geo Studio 2007程式針對地滑地進行降雨滲流(SEEP/W)、邊坡穩定(SLOPE/W) 數值分析及模擬。先建立典型坡地進行參數敏感度分析，找出適宜的排樁打設位置、樁徑與間距等等。 最後，將參數敏感度分析結果，應用於台八線與老部落兩處地滑地。並依據現地情況考量進行設計分析與有效性評估。 SEEP/W： 降雨方面採用台電-松茂站之降雨資料，經過頻率分析與雨型設計後之降雨組體圖，來進行坡地降雨入滲，地下水滲流與孔隙水壓力變動分析，可獲得孔隙水壓力~時間函數uw(t)。 研究方法 SLOPE/W： 將SEEP/W分析之孔隙水壓力~時間函數uw(t)，饋入SLOPE/W中，採用極限平衡法較完善之Morgenstern-Price法，求解邊坡安全係數~時間關係FS(t)。 研究方法 研究方法 數值分析 1.幾何條件 左側邊界高程約為1921 m，右側邊界高程約為1875 m，底面邊界由左而右為143 m。圖中深橘色與深綠色部分為打設排樁之區域，寬度為排樁樁徑Dp，長度為排樁打設長度Lp，黑色斜直線為地錨打設位置。 數值分析 2.初始條件 (1). SEEP/W初始條件： 降雨滲流分析包含穩態分析及暫態分析，而分析中之初始條件則依不同方式來決定。一般而言，穩態分析以設定地下水水位之方式來決定其初始條件。而暫態分析則採用穩態分析所計算之地下水水位及孔隙水壓分布來作為初始條件。 (2). SLOPE/W初始條件： 任一時階(ti)之穩定性安全係數分析乃採用上一時階(ti-1)之降雨滲流分析所得之地下水水位及孔隙水壓計算結果作為其初始條件。 數值分析 3.邊界條件 CD邊界：降雨入滲邊界。 AD與BC邊界：定水頭邊界(SEEP)與水平方向無位移邊界(SIGMA)。 AB邊界：不透水邊界(SEEP)與水平垂直方向無位移邊界(SIGMA)。 數值分析 3.輸入參數 (1).材料因子：SEEP/W輸入參數如下表所示。 數值分析 3.輸入參數 (2).材料因子：SLOPE之土壤輸入參數如下表所示。 數值分析 3.輸入參數 (2).材料因子：SLOPE之排樁輸入參數如下表所