結論

當岩石強度高，水流作用力與顆粒懸浮載對岩盤沖蝕量影響較小。

因此在岩石材料強度遠大於節理面強度且節理發達之區域，塊體抽離 往往是主控沖蝕機制。藉由水流反覆作用、顆粒撞擊、渦流及風化作 用影響皆會使既有節理延伸及連通。當節理連通造成塊體孤立後，受 裂縫間之壓力波動放大效應將促使塊體上舉脫離。

本研究以 PFC^3D軟體為工具，建構單岩塊及多岩塊岩床之虛擬試 體，並施加壓力波動於虛擬試體上，以模擬在節理發達岩床上之塊體 抽離沖刷機制（plucking），並探討塊體抽離機制中各參數之影響，

基於建構之塊體抽離之微觀數值模擬進而提出簡化之塊體抽離分析 方法。由此論文分析結果可得以下結論：

1.本研究為探討節理面行為，建立虛擬直剪試驗進行測試，若以 smooth 當 joint 模擬節理面之行為，當 clump 中之顆粒大小縮小一 半時，節理面上的剪力阻抗值及摩擦係數變化量不大，即不受構成 塊體顆粒大小變化之影響。可驗證節理面之剪力阻抗值係受到剖面 與節理面之間相對位移變化的影響，在模擬塊體抽離時可不考慮顆 粒大小的影響。繼而藉由虛擬直剪試驗探討岩橋上參數，得知岩橋 凝 聚 力 (cohesion)與 最 大 摩 擦 阻抗 正 相 關， 岩 橋 上的 摩 擦 係數

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(friction)則與峰後摩擦阻抗呈正相關，而岩橋所占的比例(area_ratio) 則扮演將岩橋作用放大之角色，當岩橋所占的比例越大，岩橋作用 也越明顯，反之亦然。

2.本研究確立基本模型建立流程及節理面上之影響參數後，將其整合 進行單岩塊抽離之微觀數值模擬，經由模擬塊體抽離之影響參數探 討，趨勢整理如下：

(1).塊體之上舉速率並不受壓力波動差振幅之影響，在節理連通之 情形下可不用考慮壓力波動振幅之影響，但當節理面上含有岩橋時 壓力波動之最大值則扮演著將裂隙延伸、節理連通的重要角色。

(2).塊體上舉速率隨岩橋所占的比例(area_ratio)、岩橋鍵結強度、凝 聚力(cohesion)以及節理面上之勁度參數增加而下降；隨著壓力波 動平均差增高而上升。

3.本研究根據現地量測資料，提出單岩塊抽離之微觀數值模擬及簡化 分析，並進行案例探討。此單岩塊抽離之微觀數值模擬可考慮共振 頻率下壓力波動之放大效應，以及不同頻率下不同振幅之影響，並 於最後採線性疊加的方式計算出塊體上舉速率，然此方法需要藉由 量測或室內試驗來獲得河床壓力波動的資料，實務上不易運用。因 此本研究提出塊體抽離沖刷量之簡化分析方法，藉由牛頓第二運動 公式現地塊體之重量及淨上舉力與模擬試體之重量及淨壓力波動

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平均差進行比較，推得現地塊體之平均上舉速率，並推估塊體脫離 所需時間，繼而可判斷在此洪程歷時內，有幾層之塊體可發生抽離 沖刷。

4.本研究將塊體抽離沖刷量之簡化分析方法試用於義興壩案例，模擬 艾利颱風之洪程歷時內岩床之下刷深度。模擬結果得洪程歷時內下 刷深度可達 15m。由於此模擬假設之沖刷坑即為水流撞擊點且不考 慮岩橋影響，同時只考慮單向度的刷深，沒有考慮周圍岩塊脫離所 需時間，此外，隨沖刷深度越深現地塊體受風化影響愈低，節理面 膠結性會越高，基於上述估算之下刷深度勢必偏保守。

5.本研究為模擬多岩塊同時受力陸續抬升之過程，建立多岩塊岩床之 虛擬試體，並探討塊體排列及岩橋設置對塊體抽離之影響。多岩塊 脫離之行為及抬升高度大約與下列幾點有關：(1)岩橋強度、(2)關 鍵岩塊脫離與否、(3)塊體之間作用力、(4)塊體脫離移動之方向及 距離。模擬結果如下：

(1).隨圓盤(disk)半徑(Radius)增大，岩橋設置位置也更集中，導致 部分岩塊周圍節理呈完全連通，使塊體抬升速率加快，容易脫離，

且隨著岩橋所占比例越高，岩塊整體抬升高度越低。

(2).當節理傾角不為 90°時，岩塊由關鍵岩塊開始依序抬升。且因 節理傾角不為 90°，塊體會受水平方向作用力影響，往塊體斜上方

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脫離，因此在判斷塊體脫離之先後順序時，須比較實際塊體移動距 離。此外，經由試驗結果得知關鍵岩塊在塊體之上舉速率中扮演相 當重要的角色。

6.當節理面傾角為 90°時，同時施加壓力波動於單岩塊及多岩塊岩床 試體模型表面各塊體上，可發現於單岩塊試體下最快脫離塊體之上 舉速率較大，若為保守估計，可將多岩塊岩床試體帶入單岩塊抽離 之簡化分析。當節理傾角不為 90°時，由於關鍵岩塊對塊體上舉速 率之影響很大，關鍵岩塊一旦脫離，其餘塊體也陸續脫離，因此可 帶入單岩塊抽離之微觀數值模擬模型探討關鍵岩塊之抽離速率，並 以此代表整層岩塊之脫離情形。