岩橋影響參數之探討

此章節分別針對岩橋上之控制參數進行比較分析，從建立岩橋所 需之參數：圓盤半徑(radius)、面積比(area-ratio)，到設定岩橋本身性 質之控制參數，如：摩擦係數(friction)、凝聚力(cohesion)，進行完整 地分析，並加以一一討論。

(1) 圓盤半徑

當岩橋所占面積比為固定時，隨著圓盤半徑越小，所需圓盤的數 量也越多，採隨機分佈時岩橋放置的位置也較為均勻，不過計算所需 時間也會相對提高。同樣當圓盤的半徑越大時，所需圓盤數量則越少，

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計算時間也較短，不過岩橋擺放的位置也會相對集中，如表 4-2 所示。

而圓盤半徑大小的設定，則取決於模擬時之需求，再進行調整。

表 4-2 圓盤半徑與岩橋放置的關係圖 圓盤半徑為顆粒半

徑 5 倍時

圓盤半徑與顆粒半 徑相同時

圓盤半徑為顆粒半 徑 0.1 倍時

(2)岩橋所占的面積比

在進行面積比的討論前，本研究須先進行一組節理面上含有岩橋 之虛擬直剪試驗，作為往後試驗之對照組。岩橋及節理面上之參數預 設值如表 4-3 所示。在參數設定完畢後，進行虛擬直剪試驗，由試驗 結果可得到位移與剪力阻抗之關係圖(如圖 4-12)，並藉由改變不同的 影響參數即可得到與不同影響因子之間的相互關係，並進行結果的分 析及討論。

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表 4-3 岩橋及節理面上的參數表

預設參數 數值

圓盤半徑(radius) 0.001(m) 岩橋所占的比例(area_ratio) 0.5

岩橋摩擦係數(friction) 0.5 岩橋凝聚力(cohesion) 1e5(N) 節理摩擦係數(friction) 0.5

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由圖 4-12 中可觀察到隨著上部塊體緩慢的移動，塊體所受到的 剪力阻抗也逐漸上升，當達到一個臨界值後，岩橋瞬間被完全打開，

形成一組完整連通的節理面，此臨界值稱為最大剪力阻抗。

當節理完全連通後，塊體於峰後所受之剪力阻抗則係由節理上之 參數所主導，由此試驗來說，節理面上所預設摩擦係數(friction)為 0.5，

施加之正向力為 (N)，當節理完全連通後可發現塊體所受剪力 阻抗值約為 (N)，為正向力與節理面摩擦係數之相乘值，也代 表當岩橋被破壞後，節理面上之剪力阻抗係由節理上之摩擦係數所控 制。

接著藉由改變岩橋面積比的大小，觀察節理面上剪力阻抗的變化。

由圖 4-13 可得知不同岩橋面積比對應著不同的最大剪力阻抗，而隨 著岩橋面積比增大時，塊體所受到的最大剪力阻抗也隨之增加，此代 表當岩橋在節理面上所占比例越大時，將其破壞所需之作用力也隨之 增大，反之亦然。

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且由圖 4-15 中可得知當岩橋上摩擦係數(friction)改變時，並不會 對最大剪力阻抗產生影響，只影響發生於峰後之行為上，由圖 4-14

72 著將岩橋性質放大之角色，當 area_ratio 越大，岩橋占的比例也越大，

岩橋性質也越明顯，反之亦然。此外，針對岩橋位置之變異性，分別

0.00E+00 5.00E+05 1.00E+06 1.50E+06 2.00E+06 2.50E+06

最大剪力阻抗(N)

cohesion(N)

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對圓盤半徑進行調整，進而完成節理面上岩橋之模擬。