地震引致作用於有限長度水庫壩體之動態水壓力研究

Abstract

本文利用數值方法解析，有限長度水庫因地震引起的穩態水平振動，而導致作用於 複合斜面壩體上游面的動態水壓力分佈情況。文中在水庫域內流體假說體為非旋性 ，非黏性；水庫庫底及水庫蓄水牆均為剛性。而整個水庫域內流體運動特性採用邊 界元素法解析，壩體振動部份則以有限元素法處理。流體則分為可壓縮性或不可壓 縮性，且壩體亦分為彈性或剛性來分別討論。由於考慮地震為穩態水平振動，因此 流體之運動須滿足Helmhotz equation ，而壩體振動須滿足彈性壩體之微分運動方 程式。利用邊界條件並結合邊界元素法及有限元素法求出整個運動特性的數值解。 文中曾探討不同地震振動頻率下，各種複合斜面壩體上游面所承受的動態水壓力及 總動態水壓力，同時也探討因地震波在壩體與蓄水牆之間傳遞所造成的壩體與蓄水 牆運動相位差對動態水壓力的影響。研究結果顯示表面波影響參數 (Wave-effect parameter)Ｃω對動態水壓力影響甚顯著，其在低頻振動時更為明顯。此外亦發現 其基本振動頻率與半無限水域之基本振動頻率並不一致，其原因係由於有限長度水 庫造成壩體與蓄水牆間的相互影響之效應。