第三章 研究方法與規劃
3.1 基本模型建立
為模擬岩體中之塊體抽離，本研究需先建立一基本模型，此基本 模型符合以下的幾個條件：(1)虛擬試體需由塊體所組成，(2)可針對 每一塊體的大小及重量進行控制及調整，(3)能隨著模擬試體條件的 不同加以改良，得到接近現地條件的虛擬試體。以下介紹基本模型的 建立流程。
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步驟 1. 顆粒集合體建立
首先建立一個顆粒半徑為 0.0625m，顆粒數為 28 28 16(行 列 高)的顆粒集合體；為能順利針對每一塊體的大小及重量進行控制，
此顆粒集合體採用規則排列中的最密堆積排列法，最終所得到的實際 模型尺寸為 3.562 3.12 1.656(m)(長 寬 高)，如圖 3-1 所示。
圖 3-1 顆粒集合體(a)俯視圖(b)側視圖 步驟 2. 邊界建立
由於 PFC3D係以顆粒為單位，在規劃試體時，為能準確地控制試 體的邊界以及每一塊體的實際質量，本研究以顆粒數作為選取範圍時 之判斷標準。在邊界的建立上，為了減少塊體在抽離時所受到的邊界 效應，本研究將顆粒集合體的外圈(寬度為顆粒數 2)膠結(clump)在一 起，並加以固定(fix)，形成此顆粒集合體的邊界(如圖 3-2 所示，綠色 區塊為膠結的部分)。
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圖 3-2 含有邊界顆粒集合體(a)俯視圖(b)側視圖
步驟 3. 塊體建立
本研究模擬之對象為塊體抽離，因此先針對塊體建立之方法進行 討論，建立塊體的方法有很多種，像是在顆粒間加入鍵結、提高摩擦 係數……等，都可將顆粒膠結為塊體。本研究採用的方法係利用 PFC3D中 clump 指令，將顆粒與顆粒之間膠結起來以形成塊體。以下 將簡單的介紹 clump 之基本性質以及使用方法。
在使用 clump 時，須先指定一個範圍或指定顆粒的編號，當指定 完成後，clump 會將範圍內顆粒與顆粒之間的距離固定(fix)住，形成 塊體。塊體邊界上的顆粒可允許極小幅度位移的調整，但仍可視為剛 性體，無論承受多大的應力都不會遭到破壞。而由於 clump 內部顆粒 間的距離為固定，所以在運算時內部顆粒的計算都將被跳過，可節省
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大量的運算時間。基於以上各個有利因素，本研究選擇 clump 做為塊 體建立的方法。並藉由重複指定範圍並設定為 clump 之方式，建立了 內含塊體（代表岩塊）數為 3 3 2 的虛擬岩體試體，每一塊體由顆 粒數為 8 8 8(長 寬 高)之顆粒集合體所構成，如圖 3-3，作為塊體 抽離模擬的塊體基本模型。
圖 3-3 基本模型的建立(a)俯視圖(b)側視圖
步驟 4. 節理面設置
當基本模型建立完成後，下一步即為塊體與塊體之間節理面的設 置，在設置方法上，採用 PFC3D中的指令 smooth joint 進行節理面行 為的模擬。而節理面設置的詳細過程以及節理面上岩橋的模擬方法，
將於下一章討論之。
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