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系統識別號 U0026-1908202015114400
論文名稱(中文) 以微震儀H/V頻譜圖波形進行地層力學特性判釋之研究
論文名稱(英文) The Study on the Judgment of Soil Mechanical Characteristics Using H/V Spectrum Waveform
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 108
學期 2
出版年 109
研究生(中文) 李振毓
研究生(英文) Chen-Yu Li
學號 N66074302
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 238頁
口試委員 指導教授-李德河
共同指導教授-吳建宏
口試委員-余騰鐸
口試委員-古志生
口試委員-張舜孔
中文關鍵字 微震儀  H/V頻譜圖波形  SPT-N  土層分佈  土壤液化 
英文關鍵字 Microtremor  H/V Spectrum Waveform  SPT-N  Soil Profile  NCEER 
學科別分類
中文摘要 地震是地殼釋放能量的天然現象,卻常造成不容忽視的災害,諸如房屋倒塌、山崩、土壤液化等,影響人類生活甚鉅。而地震災害的輕重往往與局部場址效應息息相關,尤其是位於沉積盆地或鬆軟沖積層上之建築物,主要是因為地震波經過沖積層後,某些頻率之振幅常常被顯著的放大而造成災害。
基於上述,近年來微震儀(Microtremor)作為可明確反映場址效應與整體土層表現的非破壞檢測工具,並具有時間快速、經濟性、操作簡便等優點,因此本研究主要分為兩部分,第一部分嘗試以現有台南市密集的地質鑽探資料,包括SPT-N值與微震儀所量測到之H/V頻譜圖波形做比對,進行場址整體土層的判釋,最後歸納建立出該波形對應台南市近地表可能的土層種類分布、軟硬程度分布等關係;第二部分則是將各進行波形分類的孔位使用NCEER液化評估法進行液化潛能的運算,並使用特定頻率區間的波形與液化潛勢的高低作統計與比對,歸納出各類波形於某特定頻率區間的液化潛勢情形,最後再與實際液化位置現地量測分析所得之H/V頻譜圖與歸納結果進行比較,檢視歸納結果的可靠度。
由H/V頻譜圖波形與場址整體土層比對的結果來看,可由不同波形特徵有效對應出各自代表的土層狀況,包括種類與軟硬分布,且能以建立的波形理論明確說明與土壤狀況的關聯性與原因;而特定區間之波形與液化潛勢的歸類結果,用於探討實際液化發生處的情況也能有效運用,印證了使用特定區間之波形建立液化潛勢關係的可靠性。因此期待利用H/V頻譜圖波形,便可做為日後在未作地質鑽探調查地區初步評估該處之土層分布情形,進而推估當地震來臨時該處發生土壤液化的潛勢。
英文摘要 Earthquakes are a phenomenon in which the crust releases energy, but they often cause disasters that cannot be ignored, such as landslides and soil liquefaction, which greatly affect human life. The severity of earthquake disasters is often closely related to local site effects, especially for buildings located in soft sedimentary basins. The main reason is that after seismic waves pass through the alluvial strata, the amplitude of certain frequencies is often significantly amplified to cause disasters.
Based on the above, in recent years, microtremor has been used as a non-destructive testing tool that can clearly reflect the site effect and the overall soil performance, having the advantages of fast, economy, and simple operation. Therefore, this research is mainly divided into two parts. The first part attempts to compare the existing intensive geological drilling data in Tainan City, so SPT-N value and H/V spectrum waveforms measured by the microtremor can be compared, and then classify the relationship between waveforms and soil conditions. The second part is to use the NCEER method for the liquefaction potential evaluation of each spectrum waveforms, and then do the microtremor measurement at the actual liquefaction position to check the reliability of the induction result.
From the result we can know that different waveform characteristics can effectively correspond to the respective soil layer conditions, and the classification results of waveforms and liquefaction potentials can also be used effectively to explore the actual situation where liquefaction occurs. Therefore, this will be used as a preliminary assessment of the soil layer distribution in the area where geological drilling has not been surveyed.
論文目次 摘要 I
致謝 XIX
目錄 XX
表目錄 XXIII
圖目錄 XXV
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究流程 3
1.4 論文架構 4
第二章 文獻回顧 5
2.1 微震動(Microtremor) 5
2.1.1 微震動概述 5
2.1.2 微震動對場址效應評估的適用性 6
2.1.3 微震動理論基礎 8
2.1.4 微震動H/V頻譜圖波形穩定性 12
2.1.5 微震動H/V頻譜圖波形與場址特性分類 13
2.1.6 微震動對於沖積層厚度或剪力波速估算之應用 33
2.2 土壤液化 35
2.2.1 概述 35
2.2.2 定義 35
2.2.3 土壤液化之機制 35
2.2.4 土壤液化發生條件 36
2.2.5 土壤液化破壞類型 37
2.2.6 標準貫入試驗(Standard Penetration Test, SPT)液化評估法 38
2.2.7 NCEER法(2001) 39
2.2.8 Iwasaki液化潛能指數 42
2.2.9 水平加速度係數 43
2.3 地表下30公尺內之平均剪力波速(VS30) 48
2.3.1 概述 48
2.3.2 台灣 VS30之發展與應用 48
2.4 卓越頻率與沖積層厚度關係式之建立 54
2.5 剪力波速VS與SPT-N值關係式之建立 56
第三章 場址介紹 60
3.1 研究範圍 60
3.2 地形與地質概況 62
3.2.1 地形 62
3.2.2 地質 63
3.3 地工特性分區 68
第四章 研究方法 72
4.1 微震儀測量 72
4.1.1 儀器介紹 73
4.1.2 量測孔位場址 74
4.1.3 現地量測 76
4.1.4 微震儀數據處理 82
4.1.5 微震儀數據判讀 84
4.2 SPT簡易液化評估法計算 89
4.2.1 標準貫入試驗之參數 89
4.2.2 地下水位 89
4.2.3 地震規模 89
4.2.4 最大水平加速度 90
4.3 微震儀H/V頻譜圖波形之分類依據 91
第五章 微震儀與各土壤性質指標之結果與討論 92
5.1 卓越頻率與地表下30m平均SPT-N值之相關性 92
5.2 沖積層厚度與卓越頻率的相關性 102
5.3 以H = VS4f 關係式評估實際場址沖積層厚度的可行性 104
5.4 Vs30與卓越頻率之關係 115
5.5 時間對本研究場址之H/V頻譜圖波形之影響 119
5.5.1 短時間連續量測之H/V頻譜圖波形穩定性 119
5.5.2 長時間間隔量測之H/V頻譜圖波形穩定性 122
5.6 強地動觀測站與微震儀之H/V頻譜圖波形比較 134
5.7 高速度泥岩層裸露處量測結果 143
5.8 H/V頻譜圖波形與土層狀況之探討 147
5.8.1 整體H/V頻譜圖波形與土層種類與軟硬關係之探討 150
5.8.2 微震儀H/V頻譜圖波形與液化潛勢的關係 167
5.8.3 實際液化地點之微震動H/V頻譜圖 180
5.8.4 軟弱層厚度達20m以上與高液化潛勢之孔位分布圖 185
第六章 結論與建議 188
6.1 結論 188
6.2 建議 191
參考文獻 192
附錄A 200
附錄B 235

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