治山防砂壩的壩翼應配合溢洪口形狀,採取能安全承受土石流與漂流木流出的構 造。
[說明]
1 治山防砂壩的壩翼
截水型治山防砂壩的壩翼,應具備足以承受土石流直擊或側向落石衝擊的充分厚度與構 造。
透過型治山防砂壩的壩翼,應比照截水型治山防砂壩,實施梳子柱堵塞時具備近似截水 型治山防砂壩機能的設定。
2 壩翼的補強等
壩翼應針對保全對象之重要性、距離、鄰近治山防砂壩等受災履歷等,進行承受破壞的 安全性之檢討,必要時可追加鋼筋補強。其所需鋼筋量,比照水平打設接縫的計算方法。
3 壩翼的保護
進行現有設施活用評估時,未必需先認定現有設施不足以對應流體力與衝擊力,此時應 現地實施下列對應措施,以保護壩翼。
此外,新設構造物也應實施以下對應措施,保護容易受損的壩翼。
.配合所推估之外力,實施增厚。
.壩翼背面配置緩衝材。
.壩翼背面實施填土石,防止土石流與礫石直擊。
[參考1]作用在壩翼的外力
土石流衝撞壩翼時,應先推估淤砂抵達溢洪口壩頂時的土石流流體力、礫石與漂流木衝擊 力。
圖-17 壩翼所承受外力圖
土石流流體力與衝擊力
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[參考2]礫石衝撞造成的衝擊力
礫石衝撞形成的衝擊力(P),因壩體材料及其種類特性而異。若是「巨積混凝土(「大量混 凝土」)」可以下列公式推估其衝擊力(P)。
E1:混凝土的彈性模數(N/m2) E2:礫石的彈性模數(N/m2) ν1:混凝土柏松比
ν2:礫石的柏松比
m1:壩翼混凝土塊的質量(kg)
m2:礫石的質量(kg)
R:礫石的半徑(m)
π:圓周率(=3.14)
V:礫石的流動速度(m/s)
α:凹陷量(m)
K1:常數 K2:常數 β :試驗常數
出處:土石流暨漂流木對策設計技術指南解說 國土交通省 2007.3
[參考3]混凝土與礫石的物理常數舉例
礫石的彈性模數 E2=5.0×109×9.8N/m2、柏松比 ν2=0.23 混凝土的極限割線彈性模數 E1=0.1×2.6×109×9.8N/m2 混凝土的柏松比 ν1=0.194
礫石衝撞會在混凝土表面造成凹陷,因此,混凝土應使用可形成造成破壞的平均變形模數
(極限變形模數)。此係數值約為混凝土彈性模數的 1/10。
出處:土石流暨漂流木對策設計技術指南解說 國土交通省 2007.8
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[參考4]漂流木衝撞的衝擊力
計算漂流木的衝擊力,可使用礫石衝撞衝擊力的計算公式,由下列係數算出。此外,漂流 木型式流出的倒木含有較多水分,比重與下表乾燥狀態的不同,進行衝擊力檢討,需注意此問 題。此外,杉木與檜木的生木比重約為 0.7~0.8(700~800kg/m3)。
表-2 主要樹種的彈性係數等
樹種 密度
(kg/m3)
彈性係數
(109 N/m2) EL
柏松比 VLR
杉木 330 7.35 0.40 寬鱗魚鱗松(針樅) 390 10.79 0.40 赤松 510 11.77 0.40 日本山毛櫸 620 12.26 0.40 桐樹 290 7.88 0.40 粗齒蒙古櫟 700 11.28 0.40 櫸樹 700 10.3 0.40 一位樫(櫟樹) 830 16.18 0.40 刺槐 750 12.75 0.50
出處:木材工業手冊(修訂第 4 版) 森林總合研究所監修 2004 P.135