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授課老師：林俐玲授課老師：林俐玲 老師老師指導老師：馮正一指導老師：馮正一 老師老師學生：高志文學生：高志文 November 21 ,2011前言前言文獻回顧文獻回顧PFC之之基本假設基本假設模擬分析結果模擬分析結果結論結論預期結果預期結果2岩坡深層崩塌易堵塞溪流，形成堰塞壩和堰塞湖。從歷史案例發現，導致災情慘重的原因，並非崩塌當時所造成，而是堰塞壩因溢流沖蝕，壩體被衝破瞬間，大量水體傾洩而下所致。本研究利用離散元素程式(PFC2D,Itasca,2008)，探討不同流場情形，對於壩體破壞方式的不同，與高橋保等(1988)所提出的天然土石壩破壞形式進行比較。前言文獻回顧高橋保等(1988)，為了解天然土石壩的潰壩機制及過程，評估各種不同潰壩所產生之災害，分析常見堰塞壩的破壞型態有三種：(A)壩頂溢流破壞、(B)邊坡滑動破壞、(C)漸進管湧破壞。4(A)(B)(C)羅佳明等(2007)，著重於崖錐堆積型態進行分析，應用室內小型落石台物理模型試驗，結合顆粒力學模擬軟體(PFC3D 3.0)，針對不同量體岩塊，地形坡度等條件進行岩坡落石運動至堆積之力學行為模擬。文獻回顧高雄小林村堰塞壩殘跡台東龍泉溪堰塞湖徐松圻等(2009)，以分離元素法PFC2D探討土石流體內顆粒之運動機制，包含顆粒間接觸力、土體位移、土體流動行為模式及顆粒間微觀參數影響。利用落門試驗求得微觀參數，因子的影響程度為坡度摩擦角體積濃度坡面摩擦角。文獻回顧羅佳明等(2011)，以小林村獻肚山劇變式山崩為對象，利用DEM資訊搭配分離元素法為基礎之模擬軟體(PFC3D)，進行災前地形及災中山崩動態模擬。根據現場調查結果之證據，再以物理實驗模型配置為基礎，作為數值模型及設定之簡化依據。文獻回顧PFC之基本假設顆粒假設為剛體(rigid)。顆粒間的接觸極小(點接觸)可忽略。接觸點行為以軟接觸方式表示。允許在接觸點上產生剛性顆粒重疊之情形。碰撞情形僅於顆粒對顆粒、顆粒對牆。顆粒可自由移動與轉動。9顆粒間可存在強度的鍵結，且可受力而破壞。顆粒重疊大小與接觸力有關，可藉由力與位移關係式計算得到。顆粒幾何形狀皆為圓形，可利用指令(Clump)連結顆粒，創造出任意形狀。水模組無法模擬超額孔隙水壓的激發，以忽略進行計算。10PFC之基本假設1112參考項目參考項目模擬參數模擬參數球元素半徑分佈範圍球元素半徑分佈範圍(m)0.010.05球元素數量球元素數量5000孔隙率孔隙率0.1牆元素數量牆元素數量20球元素摩擦係數球元素摩擦係數0.3牆元素摩擦係數牆元素摩擦係數1.0平行鍵結正向勁度平行鍵結正向勁度(kN/m3)1e7平行鍵結切向勁度平行鍵結切向勁度(kN/m3)3e6平行鍵結正向強度平行鍵結正向強度(kN/m2)7e4平行鍵結切向強度平行鍵結切向強度(kN/m2)7e413Step：31660Time：32sStep：21800Time：22s Legend 全鍵結完好全鍵結完好 部分鍵結破壞部分鍵結破壞 全鍵結破壞全鍵結破壞Step：51420Time：52s14Step：100760Time：102s15Wall id=19Y axis forceMax=-1.379e5Step=100760Time=102s16Wall id=19X axis forceMax=3.713e4Step=100760Time=102s17參考項目參考項目模擬參數模擬參數球元素半徑分佈範圍球元素半徑分佈範圍(m)0.010.05球元素數量球元素數量4000孔隙率孔隙率0.15牆元素數量牆元素數量20球元素摩擦係數球元素摩擦係數0.3牆元素摩擦係數牆元素摩擦係數1.0平行鍵結正向勁度平行鍵結正向勁度(kN/m3)1e7平行鍵結切向勁度平行鍵結切向勁度(kN/m3)3e6平行鍵結正向強度平行鍵結正向強度(kN/m2)4e4平行鍵結切向強度平行鍵結切向強度(kN/m2)4e418Step：20640Time：23sStep：38480Time：43s Legend 全鍵結完好全鍵結完好 部分鍵結破壞部分鍵結破壞 全鍵結破壞全鍵結破壞Step：61240Time：68sStep：97060Time：108s1920Wall id=19Y axis forceMax=-1.277e5Step=97060Time=108s21Wall id=19X axis forceMax=3.397e4Step=97060Time=108s22參考項目參考項目模擬參數模擬參數球元素半徑分佈範圍球元素半徑分佈範圍(m)0.010.1球元素數量球元素數量3000孔隙率孔隙率0.2牆元素數量牆元素數量20球元素摩擦係數球元素摩擦係數0.3牆元素摩擦係數牆元素摩擦係數1.0平行鍵結正向勁度平行鍵結正向勁度(kN/m3)1e7平行鍵結切向勁度平行鍵結切向勁度(kN/m3)3e6平行鍵結正向強度平行鍵結正向強度(kN/m2)6e4平行鍵結切向強度平行鍵結切向強度(kN/m2)6e423Step：39110Time：2.7sStep：16910Time：1.4s Legend 全鍵結完好全鍵結完好 部分鍵結破壞部分鍵結破壞 全鍵結破壞全鍵結破壞24Step：166160Time：10sStep：77020Time：4.3s25Wall id=19Y axis forceMax=-2.309e4Step=166160Time=10s26Wall id=19X axis forceMax=5.391e3Step=166160Time=10s結論在現地狀況下，材料應為非均值的，而模擬過程是以均值材料為主，導致破壞過程與高橋保等(1988)所說的，並非完全符合，在參數設定上需進一步了解，才可模擬出相似的結果。預期藉不同類型之歷史案例驗證，再分析堰塞壩破壞型態的種類、時間等各項差異，以提供後續堰塞湖災害研究之參考。27後續將針對堰塞壩進行壩體溢流沖蝕破壞整體過程的模擬，藉以瞭解水位上升至溢頂破壞時，壩體承受之應力狀態、發生溢流沖蝕破壞之型態與時間差異。由集水區型態、雨量強度、地質特性等參數，推測堰塞壩存在之時間及潰壩時之洪水量，可做為防災避難、撤離之決策參考。預期結果29運動定律(Law of Motion)力與力矩產生力與位移法(Force-Displacement Law)相對運動與組合律更新顆粒元素和邊界位置之接觸行為接觸力分離元素法之運算迴圈分離元素法中之力與力矩運動行為，係由牛頓第二運動定律之力與位移所計算之，其兩種不同接觸實體之相對位移有關，其中ball_ball接觸關係中若是以平行鍵結(parallel_bond)當作膠結行為，則另有接觸彎矩的產生。
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