一、關鍵挑戰Challenge

1. 由於地形起伏變化大之邊坡僅以二維平面剖面進行邊坡之抗滑分析，以提供穩定與否之安全因子(safety factor)，並未能對三向度地形變化之邊坡提出整體邊坡滑動變位量之分析預測，以及目前工程設計趨向配置複雜，包括隧道交叉段、大壩動態安定、地下開挖等以二維剖面分析亦無法具代表性，因此須以三維整體進行分析考量。
2. 於複雜之工程設計中，不同位置之變形特性與應力分布狀況均有所不同，為了解於工程施工時因開挖所可能造成之變形特性、穩定性，以及所需支撐結構，需進行三維之整體評估，此亦是近來工程設計時分析模擬之趨勢。
3. 目前運用於地工問題之三維數模擬分析，較為應用廣泛之程式以顯性時間域有限差分數值分析程式FLAC3D，以及有限元數值分析程式MIDAS GTS，依不同之需求考量，配合適當之材料組合律模組進行分析，以利工程案例分析評估，並做為工程設計之依據。

二、流程Process

重要關鍵之處理手續

1. 本技術之分析步驟，大致可分為數值參數蒐集、建立三維分析模型及分析評估等步驟。
2. 數值參數蒐集部分之主要工作包括依據岩石或土壤材料之力學試驗，求取數值模型所需之各種參數，以及分析區域之地形、可能開挖與支撐形式等作為分析之依據。
3. 建立三維分析模型主要依據欲探討之課題，依據其地層、地形、地下水特性、開挖或支撐以及考量分析影響區域等因素，建立分析模型，並依工程之特性建立分析之步驟。
4. 三維數值模擬分析針對探討實際之困難且複雜工程課題，並依據分析之結果，逐步檢討其安定性，例如工程開挖變形程度、邊坡滑移、裂隙位置與影響等功能性之分析。並藉由分析結果提供做為工程設計中所需之支撐結構形式與數量計算依據。 

三、成果Result

本技術已成功地模擬邊坡穩定(圖1、圖2)、大壩動態沉陷變形分析、斷層帶地下水流向與流量分析(圖3)、大型基地深開挖(圖4)及複雜隧道開挖評估與設計(圖4)等多項工程案例，並作為工程設計時之參考依據。 

(a)分析域剪應變分布

(b) A-A剖面剪應變深度分布

圖1　三維邊坡安全係數與可能滑動之剪應變分布分析
 

圖2  邊坡動態穩定分析
 

 

圖3  斷層帶三維地下水流向與流量分析
 

 

圖4  捷運基地深開挖模擬分析
 

  

圖5  複雜隧道施工三維模擬分析

四、與其他核心技術關連性 

1. 高岩覆隧道設計與施工技術
2. 地震危害度分析
3. 有效應力動態分析
4. 蓄水庫安全監測評析 

五、重要發表文獻 

1. W. F. Lee , H. J. Liao , M. S. Chang , C.W. Wang , S. Y. Chi , C. C. Lin,"Failure Analysis of a Highway Dip Slope Slide.", Journal of Performance of Constructed Facilities, Vol. 27, No. 1, January/February 2013, pp. 116-131
2. 林金成、胡庭豪、陳俊宏、朱旭、冀樹勇，"新莊線CK570H區段標多條隧道交叉重疊之規劃設計" (96 捷運大地工程設計與施工之困難案例及解決方案)
3. 冀樹勇、林金成、陳錦清，"FLAC3D 於沉埋隧道動態分析之應用"  (95/07/01 中興工程，92期，pp.1-8)
4. 冀樹勇、林金成、黃崇仁、張福全、李平仁，"FLAC3D於三維動態分析之應用(一)填土邊坡案例" ( 中興工程 第九十期)
5. 蕭富元、俞旗文、林金成、陳錦清，"斜交角度對隧道交叉段安定及力學行為影響" (94/09/08 第11屆大地工程研討會，萬里)
6. 冀樹勇、林金成、陳錦清，"三維填土邊坡之動態行為--案例分析" (93/05/04 2004土木工程 研討會，清雲科技大學)。
7. 林金成、冀樹勇、陳錦清，"隧道交叉段支撐設計案例分析" (90/01/01 第九屆大地工程研討會，桃園)