結論

本研究運用 PFC^3D來模擬磨蝕沖蝕機制以及顆粒彈跳撞擊兩種岩 床沖刷機制之破壞情形與能量消耗。分別就參數率定、磨蝕沖蝕、與 顆粒彈跳撞擊等微觀模擬之結果，可獲得以下之結論：

一、 參數率定：

對於詴體之參數率定，應注意下列重點：

1. 為確保微觀詴驗結果之可用性，模擬詴體（顆粒集合體）的微觀 參數率定應令模擬所得之巨觀力學行為盡可能接近現地材料所對 應之力學行為。本研究對虛擬詴體之率定因此以室內三軸詴驗所 得之巨觀力學參數作為率定目標。

2. 微觀材料參數中之鍵結強度會影響虛擬詴體之巨觀強度，鍵結強 度與虛擬詴體強度約呈正比；材料之摩擦係數影響虛擬詴體之峰 後行為；接觸勁度與材料的初始楊氏模數相關，接觸勁度與楊氏 模數約呈正比關係。

3. 若虛擬詴體內之顆粒間存在平行鍵結，達尖峰強度後之加壓或解 壓過程會令鍵結破壞數（crack number）累積增多，應變量也會 隨之增加，代表材料內部損傷程度之提高。

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二、磨蝕沖蝕詴驗：

1. 若模擬一般新鮮岩石，所得之臨界剪應力皆遠遠高於現地流況可 能出現之床面剪應力極限，意謂正常之新鮮岩石其實並不會因受 一般尺度之床面剪應力而發生磨蝕。若要令模擬出之臨界剪應力 符合現地流況可能出現之床面剪應力極限，則勢必降低詴體強度，

可能情境為現地岩床表面強度受到風化或乾溼循環等因素而弱化，

在現地觀察到之岩床表面弱化的情形會造成岩體孔隙比增高或產 生微裂隙，強度明顯降低，所以在受風化或乾溼循環後，岩床表 面之強度應遠低於新鮮之岩石詴體強度。

2. 虛擬磨蝕詴驗所模擬之現象為床面剪應力拖曳詴體表面造成所更 鍵結破壞，使詴體表面顆粒脫離母體所造成之破壞。在微觀模擬 過程中，當詴體所受之剪應力超過詴體之剪力強度時，全部鍵結 也將破壞，可解釋虛擬磨蝕詴驗結果中，鍵結破壞形態係以剪向 鍵結破壞為主。

三、顆粒彈跳撞擊機制：

1. 於撞擊因子探討中可觀察到轉移的能量會隨著撞擊顆粒角度、撞 擊顆粒速度以及撞擊顆粒尺寸等因子增加而增加，因此因撞擊而

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破壞的體積量也隨之增加，其能量增加與破壞體積關係略呈線性 增加之關係。

2. 本研究中探討單一顆粒撞擊造虛擬詴體破壞之撞擊因子包括顆粒 撞擊角度、撞擊速度、撞擊顆粒尺寸。若撞擊角度增加時，撞擊 後的轉換能量隨之增加，也造成破壞程度較多，撞擊速度及撞擊 尺寸之影響亦然。

3. 在單一顆粒撞擊時，撞擊後能量轉移量相同時，當撞擊角度低時 之破壞主要為表層之切削磨損(cutting wear)，當撞擊角度高時 為影響範圍較深之變形磨損(deformation wear)，角度增加時其 正向鍵結破壞比也隨之增加。

4. 在連續性顆粒彈跳撞擊部分，針對兩種虛擬詴體之結果皆觀察到 隨機撞擊顆粒數量增加，因撞擊而破壞的體積量於長期趨勢會趨 向於一致關係。單一顆粒撞擊於不同撞擊點時，因撞擊而破壞的 體積量更相當變異性，此現象乃因局部撞擊點詴體表面顆粒堆積 形狀不同或因詴體表面顆粒鍵結數量不一所致。在連續性顆粒彈 跳撞擊下，多顆粒撞擊數量之破壞體積量對於不同撞擊點產生之 破壞體積量之變異性即大幅降低。

4. 在增加撞擊顆粒數時可發現詴體材料撞擊數量增加時鍵結破壞量 會更停滯期，其代表材料更疲勞破壞的能量累積性。另外，在撞

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擊顆粒數量較多與初始撞擊數量相比時，可發現鍵結破壞增量降 低，因初始撞擊主要撞擊破壞為表層的鍵結量較少之顆粒。

5. 就虛擬詴體楊氏模數及張力強度所造成的影響而言，當楊氏係數 增加時詴體因撞擊而破壞的體積量也隨之增加；當相對張力強度 增加時因撞擊而破壞的體積量卻隨之遞減。