本章將利用破壞土體極限平衡法之圓弧破壞法，利用普渡大學發展之 邊坡程式 STABL6H 來對宜大砂土加勁牆及宜大黏土加勁牆進行模擬及相 關參數分析。
6.1 邊坡穩定分析程式(STABL)應用簡述
在許多情況下，土木工程師須進行計算以查核天然邊坡、開挖邊坡以 及夯實土堤等之安全性。此查核工作包括決定和比較沿著最有可能之破壞 面所發展的剪應力與土壤本身所能提供之剪力強度，此過程稱為邊坡穩定 分析。
STABL 程式係以 FORTRAN 電腦程式語言撰寫而成，其理論依據二維 之極限平衡法，分析邊坡穩定問題，且以切片法計算安全係數。邊坡穩定 分析方法在 STABL 程式中，邊坡滑動面若屬於圓弧滑動面則以 Bishop 簡 化法分析，而一般滑動面及塊狀滑動面則採用Janbu 簡化法及 Spencer 法分 析。
STABL 程式源自普渡大學，由 Siegel 於 1975 年開發成功，建立第一版 STABL 程式，後經由 Boutrup 於 1977 年加以修正，其所採用之分析方法為 由 Bishop 法所衍生的 Carter 法，為 STABL2，由 Goodman 於 1982 年加以 修 正 為 STABL3 ， 由 Carpenter 於 1984 年 修 改 成 STABL4 ， 並 增 修 PC-STABL4，由 Thomaz 及 Verduin 於 1987 年修改成 STABL5，並於 1989 年由普渡大學增修加勁土壤邊坡而成 STABL6 程式。此程式從 STABL5 以 後之功能愈臻完整，為目前國內工程顧問公司最為普遍採用的程式，應用 於邊坡穩定之分析與研判(林四川等，1993)[34]
6.2 加勁材料之處理策略
STABL6 程式係由美國聯邦州公路局(FHWA)委託普渡大學，將其所發 展的邊坡穩定程式STABL5 增修為具有分析加勁擋土結構之功能。STABL6 程式將 Bishop 簡化法修正為可考慮加勁材提供之穩定抵抗力矩，使用者只 要輸入每一層加勁材的位置、加勁力的分佈及加勁力作用方向即可。
STABL6 程式假設加勁層僅提供額外抵抗力矩，並未改變假設滑動面上之應 力分佈情況，且土壤強度與加勁材張力強度可同時發揮。
Bishop 簡化法是將圓弧滑動面切割成數個切片，圖 6-1 所示為加勁材
tan sin cos
圖 6-2 STABL6 程式加勁位置、力量分佈及傾斜因素圖
圖 6-3 STABL6 程式加勁力模擬方向說明
6.3 宜大加勁擋土牆參數模擬分析
利用普渡大學發展之邊坡程式STABL6，並以破壞土體極限平衡設計法 為分析原理，輸入宜大砂土加勁牆及宜大黏土加勁牆相關參數後對其進行 模擬分析，以了解砂土加勁擋土牆及黏土加勁擋土牆內部潛在破壞面之確 實位置，再與破壞土體極限平衡設計法比較，用以了解宜大加勁擋土牆之 潛在破壞面與破壞土體極限平衡設計法之關係，可能藉此能更進一步暸解 及掌握，以做為訂定技術手冊或設計規範時之參考。
6.3.1 砂土加勁牆模擬結果分析
砂土加勁牆所用填築土料之砂土來源為花蓮瑞穗之溪砂，細度模數為 3.1，土壤分類為 SP，屬於均勻級配砂。由夯實試驗之結果得知，其最大乾 密度為 1.9g/cm3，而所對應之最佳含水量為 10.7%。土壤直接剪力試驗結 果，其緊密狀況時之摩擦角φ約為 45o，因為是砂土質故凝聚力為 0kN/m2。 其牆寬為2m，高度為 1.5m，牆深約為 2m，構築時將加勁格網分別鋪設於 牆高 0m 處(第一層)、牆高 0.5m 處(第二層)、牆高 1m 處(第三層)，各層並 以回包施工方式將加勁材向後回包1m。再利用邊坡穩定分析程式 STABL6H 模擬，得其安全係數FS = 5.683(趙紹錚等，2002a；趙紹錚等，2002b)[35,36]，
砂土加勁牆所模擬之潛在破壞面如圖6-4 所示。
圖 6-4 砂土加勁牆之潛在破壞面示意圖
6.3.2 黏土加勁牆模擬結果分析
黏土加勁牆所用填築土料之黏土，採用本校地下停車場工程所開挖之 灰色粉質黏土，屬於低塑性至中塑性之黏土。土壤三軸UUU 試驗結果，其 cu 值為 0.31kg/cm2；土壤三軸 CIU 試驗結果，其總應力凝聚力 c 為 0.05kg/cm2，摩擦角φ為 19.7°，有效應力凝聚力 c’為 0.01kg/cm2，摩擦角φ’ 為29.1°。無圍壓縮強度 cu 則在 0.36 ~ 0.51kg/cm2之間。而構築完成之黏土 加勁擋土牆，經現場以砂錐法量測夯實之填築土料單位重，得知黏土濕單 位重γ為16.3kN/m3，現場含水量ω=20%，黏土乾單位重為 13.6kN/m3，夯 實度僅達為 85%。在不排水狀況下其摩擦角φ=0°，凝聚力為 30kN/m2。其 牆寬為 2m，高度為 1.5m，牆深約為 2.6m，構築時亦與砂土加勁牆相同的
將加勁格網分別鋪設於牆高0m 處(第一層)、牆高 0.5m 處(第二層)、牆高 1m 處(第三層)，各層並以回包施工方式將加勁材向後回包 1m。亦利用邊坡穩 定分析程式STABL6H 模擬，得其安全係數 FS = 6.119，黏土加勁牆所模擬 之潛在破壞面如圖6-5 所示。
圖 6-5 黏土加勁牆之潛在破壞面示意圖
由宜大砂土加勁牆之模擬結果與宜大黏土加勁牆之模擬結果可得知，
砂土加勁牆之安全係數FS = 5.683，而黏土加勁牆之安全係數 FS = 6.119，
黏土加勁牆之安全係數反而大於砂土加勁牆，初步判斷之原因為宜大加勁 擋土牆牆體不高，內部所產生之應力不大，但就以牆高1.5m 來討論，黏土 加勁牆因填築土料為黏土質，故有凝聚力 C，因凝聚力的存在而使的黏土 加勁牆比砂土加勁牆較安全。而從圖6-4 對砂土加勁牆所模擬之潛在破壞面 示意圖中可看出，砂土加勁牆之潛在破壞面約與地表呈60°~ 65°，與理論部 分45°+φ/2 相符；從圖 6-5 對黏土加勁牆所模擬之潛在破壞面示意圖中亦可 看出，黏土加勁牆之潛在破壞面則約與地表呈 45°，亦與理論部分 45°+φ/2 相符。因此，利用邊坡分析程式 STABL6H 對宜大加勁擋土牆進行模擬分 析，能對宜大加勁擋土牆之潛在破壞面有更進一步之瞭解與掌握。