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系統識別號 U0026-2008201916223100
論文名稱(中文) 以2015至2018年大地測量資料分析車瓜林斷層地表變形及橫跨斷層之高架橋結構位移
論文名稱(英文) Geodetically observed surface deformation of Chegualin fault and structure displacement of an intersecting viaduct, 2015 to 2018
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 測量及空間資訊學系
系所名稱(英) Department of Geomatics
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生(中文) 趙家賢
研究生(英文) Chia-Hsien Chao
學號 P66061025
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 73頁
口試委員 指導教授-楊名
口試委員-史天元
口試委員-曾義星
口試委員-陳國華
中文關鍵字 車瓜林斷層  GPS  導線測量  細部測量  水準測量 
英文關鍵字 Chegualin fault  GPS  Traversing  Detailing  Leveling 
學科別分類
中文摘要 臺灣位於菲律賓海板塊與歐亞板塊的交界,兩板塊之間的撞擊導致山脈的發展,並產生許多活動斷層,斷層活動導致地震或明顯的地表變形,造成結構物的損壞,例如鐵、公路,尤其高速鐵路的行車速度遠高於一般鐵、公路,故對於軌道之線形平順要求非常嚴格,其行駛環境安全性需更加重視。且臺灣西南部的結構比臺灣其他地區更為活躍,在此區域車瓜林斷層 (亦稱車瓜寮斷層) 為新命名之斷層,經濟部中央地質調查所未將此斷層納入臺灣活動斷層公告內,亦缺乏該斷層相關資料及文獻,目前對此地區地表變形形態所知甚少,故本研究選定位於車瓜林斷層與臺灣高速鐵路高架橋附近做為研究區域,蒐集從2015年10月至2018年6月的資料 (含3個GPS連續觀測站,45個GPS靜態觀測站,9個導線點,118個細部點,314個水準點),將所有點位資料進行解算以獲取其三維坐標成果,並分別製作GPS連續觀測站的時間序列圖、點位水平及垂直位移圖、高架橋位移剖面以及上部結構 (梁) 水平弦距圖來分析此區車瓜林斷層地表位移形態及高架橋結構線型所受到的影響,期能發揮預警應變及有效防治,將損害程度減到最小。
實驗結果得知,在水平位移場圖中,斷層下盤 (北側) 的水平位移量在146.2 ± 4.2 ~ 163.5 ± 2.4mm,方向為253°~260°,往南跨過斷層後,該斷層上盤 (南側) 水平位移量增加至148.9 ± 4.0 ~ 177.8 ± 9.8mm,方向轉為253°~258°,所有點位的水平位移方向都是往西南方向移動,與臺灣西南部速度場方向相似;在垂直位移場圖中,整體而言,斷層兩側地面點的沉陷量有明顯變化,斷層下盤的沉降量由東北往西南方向遞增,往南跨過斷層後測線點位沉降量變小。
高架橋結構位移剖面圖中,水平位移在里程 TK331+640處地表淺部發生剪切錯動位移,此處以北橫向位移往西143.1 ± 7.0 ~ 155.2 ± 6.6mm,而此處以南產生位移梯度往西145.3 ± 3.6 ~ 168.0 ± 2.4mm,直至TK331+830處才漸穩定;而從上部結構 (梁) 之水平弦距圖中也可看出里程里程TK331+640至TK331+740區間亦有明顯變形情況;綜上所論,高鐵高架橋結構線型確有受到斷層剪切應力地表變形之影響。
英文摘要 Taiwan is located at boundary between Philippine Sea Plate and Eurasian Plate, due to the active continental deformation, the geological tectonics of southwestern and eastern Taiwan are more active than other parts. The Chegualin fault is a newly discovered fault in southwestern Taiwan, the fault activity in this area needs to be investigated.
This research mainly focuses on the Chegualin fault and the Taiwan high-speed railway viaduct. The geodetic data are collected from October 2015 to June 2018, including 3 Continuous GPS Stations, 45 Campaign-mode GPS Stations, 9 Traversing points, 118 Detailing points, and 314 Leveling Benchmarks. Coordinates are calculated to analyze the crustal deformation and its impact on the viaduct in the research area.
The experimental results show that all stations are moving to the southwest in the horizontal direction, which is consistent with the speed field of southwestern Taiwan area. In the vertical direction, the research area shows a subcidence result. The shear stress of the Chegualin fault causes crustal deformation that affects the linear shape of the high speed railway viaduct.
論文目次 摘要 I
ABSTRACT III
誌謝 VIII
目錄 IX
表目錄 XII
圖目錄 XIII
第一章 緒論 1
§1-1 研究動機與目的 1
§1-2 資料處理流程 4
§1-3 論文架構 6
第二章 研究背景 7
§2-1 地質 9
§2-2 斷層 11
§2-2-1 龍船斷層 11
§2-2-2 車瓜林斷層 12
第三章 研究方法 15
§3-1 大地測量技術 15
§3-1-1衛星定位測量 15
§3-1-2導線測量 18
§3-1-3 細部測量 20
§3-1-4 水準測量 21
§3-2 四參數坐標轉換 22
§3-3最小二乘線性擬合 23
§3-4 誤差傳播 25
§3-5 誤差橢圓 26
第四章 大地測量資料處理 28
§4-1 觀測資料介紹 28
§4-1-1 GPS連續觀測站資料 30
§4-1-2 GPS靜態觀測站資料 32
§4-1-3 導線點資料 35
§4-1-4 細部點資料 37
§4-1-5 水準點資料 39
§4-2 資料軟體處理 42
§4-2-1 Bernese 軟體資料解算 42
§4-2-2 TBC軟體資料解算 43
§4-2-3 Wtrv軟體資料解算 44
§4-2-4 LEVEL軟體資料解算 44
§4-2-5 GMT 軟體製圖 45
第五章 成果與分析 46
§5-1 GPS連續站時間序列成果 46
§5-2 地表與高架橋結構位移成果 52
§5-2-1 水平位移場 53
§5-2-2 垂直位移場 62
§5-3 高架橋結構位移剖面成果 65
§5-4 高架橋上部結構水平弦距成果 67
第六章 結論與建議 69
參考文獻 71
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