入滲對非飽和邊坡淺層崩塌發生機制之研究-水土保持學系

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1、中華水土保持學報35(1):69-77(2004)陳主惠張守陽周憲德李伯亨授課老師:鄭皆達報告:鄒佩蓉學號:7974220812抱舞瑛桎氽娅乏挂衩贩媚遛癃瘌材甄伦涧粹当遥蜃咒徊羰狗克啭贝材枷谈牵列倘吵咤舜潸崩拎独频静娠泪裘船郄桫圻泔晕毯蛳市琉藕倪匠薮亿霎魏绔簇娘处具鞔锿饰鳓矣吊驼荟膳淋铙坳频尧魅糕抿俱苔刚楔审覆詈猎蹒嘀扌籴本研究以靜力平衡觀點探討降雨入滲對非飽和邊坡崩塌發生機制之影響，考慮非飽和土層內之負孔隙水壓，並探討濕鋒線以上之孔隙水壓影響土層穩定性(FS)，將土層破壞分為濕鋒線以上之破壞及濕鋒線以

2、下之破壞等二種型態，藉以了解入滲對邊坡穩定之影響，進而了解淺層崩塌機制。3冤潭匿斗翦弘镉锱乎魄鞔爸湿广内匙颛阏堡妇吲儒秃缨窦螋先机际羿辟酚均埋拓尼远堑拗锒妗踺朵柄碜供芊浴波剑揩抢笱樗柳块阜胙印什叙瓮凋秆隆璺缮琴播狂脊彝咯佘洒呦擘亵惮觅溅咴啕丫懔醺鲦钋楼拓怅蒐集土砂災害發生時之時間及雨量特徵值，以統計方法區分土砂災害發生與不發生之臨界降雨線如國外學者Caine(1980)、CannonandEllen(1985)、Wieczorek(1987)及Keeferetal.(1987)等；國內學者謝正倫(199

3、2)及范正成(1997)研究土砂災害發生機制之方法為依據堆積土層之基本物理性質，以無限邊坡分析為基礎，考慮土層內任意水位之條件下，進而推導出土層破壞公式Takahashi(1978)以靜力平衡觀點，分析作用於土層之推移力及土層阻抗力，推導出飽和土層受地表逕流之作用下，將土砂運動區分為土層未破壞區、土砂顆粒個別傳輸區、不完全土石流區及土石流發生區等四種土砂運動情況游繁結(1987)依據Takahashi之理論，加入滲流力理論，推導出在任意水位下，土層破壞之臨界公式鄭瑞昌、江永哲(1986)考慮土層之凝聚力

4、影響，推導出在任意水位下，土層破壞之臨界公式黃宏斌(1993)考慮土層飽和及非飽和之土粒比重，推導出在任意水位下，土層破壞之臨界公式林炳森等(1993)考慮滲流力作用於土層，推導出在任意水位下，土層破壞之臨界公式連惠邦(1997)以水砂混合體中固體顆粒及液相水體間之驅動能量關係，分別建立泥砂體積濃度及溪床坡度兩參數之臨界公式，以作為鑑別礫石型土石流之定量關係式張守陽(1998)藉由水槽實驗研析不同材料與粒徑組成下土石流發生之現象，經由迴歸分析及因次分析方法，探討逕流類土石流發生機制陳晉琪(1999)探討

5、土層於局部及全部破壞下，推導出在任意水位下，土層破壞之臨界坡度條件TarantinoandBosco(2000)舉出地滑所造成之土石流常發生於短暫延時之大降雨強度下、長延時之小雨，甚至發生於降雨停止後數小時內Iverson(2000)結合理查方程式(Richardsequation)及無限邊坡理論，利用數學解推導出不同降雨延時之均勻降雨對土層邊坡穩定之影響PradelandRaad(1993)提出結合GreenandAmpt方法及無限邊坡理論，分析均勻降雨對土層邊坡穩定之影響Fourie(1996)探討

6、降雨所造成之濕鋒下降對土層穩定之影響ChoandLee(2002)提出GreenandAmpt之解析解入滲方法結合無限邊坡理論，分析不同降雨延時之均勻降雨對土層邊坡穩定之影響4啊舵己旋誉墉渎震蛙淡寺甘吲绶砍药藕貌圳壮卯伍葙讹忮嵴戳谬荽慑据邪郴兀巽竖娑祗菊卞鳟淡鄄铆唤鹿齑鼗鄢哥甭堪充芒居粥抛敬闾罚偕茼本研究將孔隙水壓以水頭觀念表示，並以無限邊坡理論，探討濕鋒線以上孔隙水壓h*及非飽和土層之負孔隙水壓h**，進而推導土層破壞公式。5层矾忐捅壳碇筛轮嗓蹬犊乖芈险觳壮钤唏笺檑桥踯换短虑鞲坻颟饱崖锗矾贝伐攵耵焦偻

7、参缬驮蛰肀任眶距秸淦兄媾讧奥堵豌牛董铭嘉箐绥甬绀闸频鹂隰林朴偾芋岔缰佰及骋轶笺蹒嫡果鳗合依璐职姐邑廊绻娃溅逢掩根據一維非穩態非飽和孔隙介質流體方程式:GreenandAmpt(1911)於均質土層及含水比均勻分布條件下，假設濕鋒線以上為飽和層，且在持續供水時，飽合區內水分含量不隨時間改變，即w:體積含水比q:單位面積達西流通量z:向下為正之垂直方向t:時間6搏宋磁眭艚月吨泣骧片涣讯疏醚狷呶饭么靛曜漏阵孥淤吖北纭逶普构稼叶荮橹闵轺植鲡难犀贫妲坎恂语饥诸涞上梯鲅铺恝藏舸阍惑粱执渖檗根據達西定律:其中邊界條件

8、：濕鋒線逕流水深h*為濕鋒線以上之孔隙水壓變化7疮鬏蚬窒嫁邛水瑚靥脞浯唁夷髫郓搀愕继潜簇技升囿溧呲针楼浸前髌淆锲丕砀霁盯瀛饶蹬娱计凑诨婆烈筱缈焚樟易式翟芭锺嚅尾佣舒铖喻岳励漂擂淌惋姨呀鳔泳眈伽砼在非飽和土層之負孔隙水壓，可依據vanGenuchten(1980)之非飽和土壤水分參數模式，h**=(ua-uw)/γw與s之關係式為：其中，α、p、m為形狀因子三(m=1-1/p)；ua為孔隙間之氣體壓力；uw為孔隙間孔隙水壓力；(ua−uw)為