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公路土壤邊坡滑動無線感測網路監測系統研發

公路土壤邊坡滑動無線感測網路監測系統研發

書籍介紹

本計畫針對公路土壤邊坡可能遭遇之土層滑動破壞,進行解析法分析並搭配無線土層反應監測模組,測試發展適用於土層之解析法依時預警模式,用以互補現有以雨量監測為指標之經驗法預警模式,提高預警之準確與時效性。研究依滑動面發生於飽和土層之深層滑動及非飽和土層之淺層滑動,淺層滑動為延續前期研究成果,持續進行現地監測與模式測試,並精進現有模組;深層滑動以結合具嚴謹力學及通用性之解析法邊坡穩定分析及量測表層土層反應之無線監測模組,利用建立之場址水文與地質模型進行水力力學耦合邊坡滑動數值分析,預測邊坡依時性反應,作為無線土層反應監測模組佈設及制定警戒值之依
據,以發展場址客製化具依時特性之公路土壤邊坡深層滑動預警架構。所開發之監測模組以廣為應用於物聯網之微機電感測系統,結合無線通訊與雲端儲存顯示技術,整合具無線通訊功能且可監測地表傾角、土中分層濕度、溫度及孔隙水壓之監測模組,形成分佈式深層滑動感測網路,作為相關防災作為啟動之準據。
成果效益與應用情形:
1.建立以嚴謹力學概念及具代表性現地材料參數為基礎之解析法土壤邊坡深層滑動分析架構,並以此做為公路土壤邊坡深層滑動預警模式之雛形。
2.針對山區公路土壤邊坡深層滑動現象,組合資料擷取、分析研判、數據傳輸功能,研發低成本易安裝之表層無線監測網路。
3.展解析法客製化之公路土壤邊坡深層滑動監測與預警技術,提升預警準確度。
4.研究成果提供交通部、公路總局與臺鐵局之養護與工務單位,做為相關防災作為啟動之準據。

目次

中文摘要 ........................................................................................................ I
英文摘要 ...................................................................................................... II
目錄 ............................................................................................................. III
圖目錄 ....................................................................................................... VII
表目錄 ...................................................................................................... XIII
第一章 計畫概要 ...................................................................................... 1-1
1.1 研究計畫之背景、目的及重要性 ............................................. 1-1
1.2 研究範圍與對象 ......................................................................... 1-4
1.3 研究內容與項目 ......................................................................... 1-6
1.4 預期成果、效益及應用 ............................................................. 1-7
第二章 研究方法及進行步驟 .................................................................. 2-1
2.1 研究方法 ..................................................................................... 2-1
2.2 國內外有關本計畫之研究情況 ................................................. 2-4
2.3 水力力學耦合邊坡穩定分析與依時預警 ............................... 2-11
第三章 無線土層即時監測系統 .............................................................. 3-1
3.1 系統架構 ..................................................................................... 3-1
3.2 系統感測器 ................................................................................. 3-2
3.3 系統組成 ..................................................................................... 3-9
3.4 無線土層監測模組 ................................................................... 3-19
3.5 雲端顯示及運算平台 ............................................................... 3-27
第四章 現有淺層滑動場址監測成果 ...................................................... 4-1
4.1 甲仙攔河堰聯外道路西側邊坡 .................................................. 4-1
4.2 2018 年甲仙場址監測資料 ......................................................... 4-3
4.3 西湖場址土層監測模組安裝測試 ............................................ 4-10
4.4 2018 年西湖場址監測資料 ....................................................... 4-12
第五章 飽和層滑動場址監測與分析 ...................................................... 5-1
5.1 監測場址背景資料 ...................................................................... 5-1
5.2 監測配置 ...................................................................................... 5-5
5.3 監測資料與分析 .......................................................................... 5-6
5.4 二維水力力學耦合穩定分析 .................................................... 5-23
5.5 二維水力力學非耦合穩定分析 ................................................ 5-28
第六章 結論與建議 .................................................................................. 6-1
6.1 結論 .............................................................................................. 6-1
6.2 建議 .............................................................................................. 6-2
6.3 研究成果與效益 .......................................................................... 6-2
6.4 提供政府單位應用情形 .............................................................. 6-3

編/著/譯者簡介

主辦單位:港研中心
主管:朱金元
計畫主持人:陳志芳
協同主持人:謝明志
參與人員:魏瓊蓉
合作研究單位:財團法人成大研究發展基
金會
計劃主持人:張文忠
協同主持人:黃安斌
研究人員:周仕勳、洪芯琦、邱心彥

序言/導讀

本計畫針對公路土壤邊坡可能遭遇之土層滑動破壞,進行解析法分析並搭配無線土層反應監測模組,測試發展適用於土層之解析法依時預警模式,用以互補現有以雨量監測為指標之經驗法預警模式,提高預警之準確與時效性。研究依滑動面發生於飽和土層之深層滑動及非飽和土層之淺層滑動,淺層滑動為延續前期研究成果,持續進行現地監測與模式測試,並精進現有模組;深層滑動以結合具嚴謹力學及通用性之解析法邊坡穩定分析及量測表層土層反應之無線監測模組,利用建立之場址水文與地質模型進行水力力學耦合邊坡滑動數值分析,預測邊坡依時性反應,作為無線土層反應監測模組佈設及制定警戒值之依 據,以發展場址客製化具依時特性之公路土壤邊坡深層滑動預警架構。所開發之監測模組以廣為應用於物聯網之微機電感測系統,結合無線通訊與雲端儲存顯示技術,整合具無線通訊功能且可監測地表傾角、土中分層濕度、溫度及孔隙水壓之監測模組,形成分佈式深層滑動感測網路,作為相關防災作為啟動之準據。 成果效益與應用情形: 1.建立以嚴謹力學概念及具代表性現地材料參數為基礎之解析法土壤邊坡深層滑動分析架構,並以此做為公路土壤邊坡深層滑動預警模式之雛形。 2.針對山區公路土壤邊坡深層滑動現象,組合資料擷取、分析研判、數據傳輸功能,研發低成本易安裝之表層無線監測網路。 3.展解析法客製化之公路土壤邊坡深層滑動監測與預警技術,提升預警準確度。 4.研究成果提供交通部、公路總局與臺鐵局之養護與工務單位,做為相關防災作為啟動之準據。

分類 其他詳細資訊
  • 出版品網址(線上版或試閱版):連結
  • 適用對象:成人(學術性)
  • 關鍵詞:邊坡破壞、無線監測模組、水力力學耦合分析、依時預警系統、物聯網
  • 附件:無附件
  • 頁/張/片數:174
授權資訊
  • 著作財產權管理機關或擁有者:交通部運輸研究所
  • 取得授權資訊:聯絡處室:交通部運輸研究所港灣技術研究中心 姓名:周于楨 電話:04-26587150 地址:台中市梧棲區中橫十路2號