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研究生: 林正煒
Lin, Cheng-Wei
論文名稱: 地下水位升降引致阻水層沉陷之機制與預測
Mechanisms and Prediction of Aquitard Subsidence Induced by Groundwater Level Fluctuations
指導教授: 張文忠
Chang, Wen-Jong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 地層下陷壓密理論壓密中土壤Rowe壓密儀
外文關鍵詞: Land subsidence, Consolidation theory, Under consolidation, Rowe cell
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  • 台灣中南部平原地區飽受地層下陷影響,引致地上建築物損害、防災設施設計高不足及海水倒灌等問題,近年以雲林地區最嚴重。對於地層下陷問題,常使用Terzaghi單向度壓密理論進行解釋與預測,當地下水位升降時,其現地水力邊界會隨者時間變動,與傳統單向度壓密理論不符;此外,在現地複雜土層下,水位變化引起之依時壓密量難以估算,因此,阻水層等低滲透性材料受孔隙水壓波動引致依時壓密變化機制有待釐清。本研究以Rowe壓密儀系統,針對現地鑽探取樣之阻水層材料,利用壓密理論之時間因子進行室內實驗試體與現地土層厚度之時間尺度轉換,將現場之地下水位觀測資料作為土樣試體加載條件,模擬現地水力與應力邊界變化,並比對磁環分層式地層下陷監測井監測數據,擬合等值之現地排水路徑長。試驗結果證明阻水層之壓縮機制是由地下水位升降所激發之超額孔隙水壓消散後所引致,屬壓密中狀態,在阻水層之現地等值排水路徑具代表性下,試驗結果可作為未來不同水位變化下阻水層沉陷預測之依據。

    Land subsidence is often explained and predicted using Terzaghi's one-dimensional consolidation theory. However, the hydraulic boundary conditions in the field change over time, which is inconsistent with traditional one-dimensional consolidation theory. Therefore, the time-dependent consolidation mechanism of low-permeability materials, such as aquitards, induced by fluctuations in pore water pressure, needs to be clarified. To clarify the mechanism of ground subsidence in Yunlin area, this study utilizes groundwater level observation data, converting it into equivalent effective stress changes, to conduct variable loading tests on clay. The results are compared with data from a multi-level compaction monitoring well to estimate an equivalent drainage path in the field. This approach clarifies the subsidence mechanism of aquitards induced by groundwater level fluctuations and establishes a reliable prediction of time-dependent subsidence in aquitards.The test results demonstrate that the compression mechanism of aquitards is induced by the dissipation of excess pore pressure triggered by groundwater level fluctuations. When the equivalent drainage path in the aquitard remains unchanged, the test results can serve as a basis for predicting future subsidence of aquitards under different groundwater level changes.

    摘要 I EXTENDED ABSTRACT II 誌謝 X 目錄 XI 表目錄 XIV 圖目錄 XV 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究流程 2 1.4 研究架構 4 第二章 文獻回顧 5 2.1 地層下陷 5 2.1.1 地層下陷監測方法 5 2.1.2 研究區域地層下陷概況 10 2.2 孔隙水壓變化引致不同土層壓縮之機制 14 2.2.1 阻水層壓縮機制 14 2.2.2 含水層壓縮機制 19 2.3 等應變速率壓密理論 21 2.4 室內壓密試驗儀器發展 24 第三章 研究區域地質及觀測資料 27 3.1 研究區域地質架構 27 3.2 磁環分層式地層下陷監測井 31 3.3 地下水位觀測井 34 第四章 試驗內容 39 4.1 試驗方法 39 4.1.1 試驗原理 39 4.1.2 試驗設備及系統 41 4.1.3 試體準備 45 4.2 試驗規劃 46 4.3 變載重壓密試驗 47 4.3.1 歷史水位變化壓密試驗 47 4.3.2 固定振幅反覆壓密試驗 49 4.3.3 資料處理 50 4.4 等應變速率壓縮試驗 52 第五章 試驗結果分析 53 5.1 等應變速率壓縮試驗結果 53 5.2 歷史水位變化壓密試驗結果 55 5.3 固定振幅反覆壓密試驗結果 63 5.3.1 應力振幅效應影響 70 5.3.2 壓密時間效應影響 76 第六章 由室內試驗預測阻水層沉陷量 79 6.1 預測流程 79 6.2 預測結果 83 第七章 結論與建議 88 7.1 結論 88 7.2 建議 89 參考文獻 90

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    下載圖示
    2026-09-01公開
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