第四章 物理試驗暨數值模擬驗證成果
4.2 數值模擬物理試驗
為了解利用 PFC3D軟體模擬板岩變形之可行性，本研究根據前述之 室內物理模型試驗參數設定數值模擬中各參數，對物理模型試驗成果做 比對與驗證，在此將呈現數值模擬物理模型試驗之成果。
4.2.1 乾式試驗
由上一小節得出於乾式試驗中，葉理角度的不同，試體會有不同的 變形行為，故在此將不同葉理角度分別作比對驗證。
1. 葉理角度順向 60 度
葉理順向 60 度、寬度 3 及 12 顆、弱面間距 1 層與各坡度之數值模 擬物理試驗成果如圖 43~圖 48 所示。由圖中顯示，數值模擬成果與物理 試驗成果中的試體大部分皆呈現穩定狀態。其中於 DT1B3-S30FC60 中，
試體從靠近背板處開始往下滑動，此行為與物理試驗有些微不同，評估 此因為在進行物理試驗時，採用保麗龍來提高側壁摩擦力，因此在試驗 期間，因保麗龍的摩擦而沒出現滑動現象。由此可判斷，於低葉理情況 下，岩層趨於穩定狀態，但有可能產生滑動。
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圖 43 DT1B3-S17FC60 模擬成果
圖 44 DT1B3-S30FC60 模擬成果
圖 45 DT1B3-S45FC60 模擬成果
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圖 46 DT1B12-S17FC60 模擬成果
圖 47 DT1B12-S30FC60 模擬成果
圖 48 DT1B12-S45FC60 模擬成果
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2. 葉理角度逆向 85 度
葉理逆向 85 度、寬度 3 及 12 顆、弱面間距 1 層與各坡度之數值模 擬物理試驗成果如圖 49~圖 54 所示。經過多次模擬後，本研究最終採用 葉理逆向 85 度之數值模型來模擬葉理逆向 90 度情況下各坡度之物理試 驗成果，並將最左邊一層試體與每層試體之最下面幾顆顆粒球使用 PFC3D 中的 fix 功能將其鎖住，以達到最佳模擬成果。圖中顯示，數值模擬坡度 17 度情況下之成果與物理試驗成果皆呈現倒ㄑ字型的變形，且試體折彎 程度相當吻合。而數值模擬坡度 30 與 45 度情況下之成果與物理試驗成 果雖同樣呈現倒ㄑ字型的變形，但試體的折彎程度不太相同，評估此因 為在進行物理試驗時，為防試體從側邊產生滑動，故採用保麗龍來防止 此情形發生，因此在進行數值模擬時，模型的設置上考量到此點，故將 每層最底部幾顆顆粒球鎖住以更有效的模擬，但在高坡度情況下，保麗 龍的摩擦力雖會造成試體變形時的阻力，但不至於阻止底部的研磨石產 生移動，因此導致模擬成果與物理試驗成果有些許不同。
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圖 49 DT1B3-S17FO85 模擬成果
圖 50 DT1B3-S30FO85 模擬成果
圖 51 DT1B3-S45FO85 模擬成果
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圖 52 DT1B12-S17FO85 模擬成果
圖 53 DT1B12-S30FO85 模擬成果
圖 54 DT1B12-S45FO85 模擬成果
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3. 葉理角度逆向 60 度
葉理逆向 60 度、寬度 3 顆、弱面間距 1 層與各坡度之數值模擬物理 試驗成果如圖 55~圖 60 所示。由圖中顯示，數值模擬成果與物理試驗成 果之變化皆呈現倒ㄑ字型變形，且試體的折彎程度相當吻合。
圖 55 DT1B3-S17FO60 模擬成果
圖 56 DT1B3-S30FO60 模擬成果
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圖 57 DT1B3-S45FO60 模擬成果
圖 58 DT1B12-S17FO60 模擬成果
圖 59 DT1B12-S30FO60 模擬成果
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圖 60 DT1B12-S45FO60 模擬成果
4.2.2 材料泡水弱化試驗
WT1B3-S30FC60 之數值模擬物理試驗成果如圖 61 所示。由圖中可 以發現，模擬成果與物理試驗成果一樣會因泡水弱化後受上部試體往下 擠壓，進而於底部產生凸肚行為的變形。但於物理試驗中，因需於源頭 區及運動區間設置隔板，以阻擋水的流出，而進行數值模擬時，並未將 其前方設置牆來阻擋其變形，故成果與物理試驗成果稍有不同。
圖 61 WT1B3-S30FC60 之模擬成果
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