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斷面安定試驗

發佈日期 : 2023-10-27
蕭冠宇 ,  windolfcarl@thl.ncku.edu.tw ,  (06)2371938 #361
防波堤或海堤等結構物之堤體安定攸關整個計畫區之安全，而波浪作用於堤體之外力極為複雜，非一般理論解析或數值方法所能完整考量或預測。爰此，若欲解析結構物在各種外力作用下之安定性，應在進行堤體細部設計或施工前，進行斷面安定試驗以檢核，來確保其於完工後能發揮保護港區安全之目的。

 儀器介紹

 中型斷面水槽與造波機

中型斷面試驗水槽(長x寬x深 200x2x2m)，水槽首端配置AC伺服馬達平推式(piston type)不規則造波機，造波板(寬x高2x2m)，於1.4m水深，波浪週期2.3秒～4.0秒範圍內，不規則波(Irregular wave)最大波高0.6m。

 波高計與資料收錄系統

本所自行研發電容式波高計，每組波高計包含測線電容檢測器及電源供應器三部分，隨著波面沿著測線上下起伏產生電容變化，藉由檢測器檢測電容之變化，並將之轉換為電流的變化而輸出，傳送至控制站再轉換成電壓後輸入資料收集器予以儲存。

 壓力計、位移計與越波量測系統

壓力感測單元為台灣盛邦公司製造之WY-002-020KP 薄型壓力感測器，包含感測頭與訊號處理盒，量測壓力範圍為0～20 Kpa(203 cm of H2O)，需供給12V 電壓，精確度為0.5% FS，輸出電壓1～5VDC，可於水溫-10℃～80℃之間進行量測。
位移計為MyTech公司製造之NLP-M-V型電阻尺，量測範圍為500 mm，線性度為0.3% FS，最大可反應速度為100 cm/sec，輸出電壓0～5V，可於氣溫0℃～50℃之間進行量測。
越波量測系統包含傾斜渠道與越波水體收集器，於收集器中裝置水位計記錄越波水體高度，計算水體體積除以其歷時與收集面寬所得之平均單位寬度越波量。

 試驗模型製作

試驗模型依長度縮尺與重量縮尺進行模型製作。
模型製作大致分三階段：
  1. 海域底床鋪設
  2. 堤體製作與配重
  3. 依照標準斷面圖進行模型鋪設

 資料分析

以下展示為「臺中港填方區新建海堤工程規劃設計及監造委託技術服務」部分成果

 堤體安定性分析

圍堤I於25年回歸期颱風作用下堤體安定性情況，颱風作用後堤體無發生傾倒位移，護基方塊與消波塊亦無滑動錯位，顯示此配置於此颱風條件作用下堤體安定性良好。

 越波量分析

圍堤I於100年回歸期颱風作用下堤後胸牆越波情況，越波後之水體藉由堤後越波量測系統收集後，可解算出此颱風作用下，堤體單位寬度之越波量體。

 堤體波壓分析

在堤體不同水深位置佈設波壓計，藉以分析該堤面受波浪作用下之壓力分布情況，下圖為圍堤I堤體受100年回歸期颱風作用下之波壓分布情況。
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