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研究生: 謝孟庭
Hsieh, Meng-Ting
論文名稱: 以微振及地震資料分析嘉義與台南地區的場址效應與災害潛勢—以大埔地震為例
Investigation of Site Effects and Hazard Potential in Chiayi and Tainan Areas Using Microtremor and Post-Earthquake Data: An Application Based on the 2025 Dapu Earthquake
指導教授: 吳建宏
Wu, Jian-Hong
李德河
Lee, Der-Her
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: 2025
畢業學年度: 113
語文別: 中文
論文頁數: 252
中文關鍵詞: 微振動H/V 頻譜剪力波速推估pseudo-EHVR場址效應卓越頻率地震災損液化潛勢空間內插震後評估
外文關鍵詞: Microtremor, H/V Spectrum, Shear wave velocity estimation, pseudo-EHVR, Site effect, Predominant frequency, Earthquake damage, Liquefaction potential, Spatial interpolation, Post-earthquake assessment
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  • 本研究以臺南與嘉義地區為主要研究範圍,針對不同地質環境與地層結構,透過大規模微振動量測資料進行場址特性分析,並以H/V頻譜圖為主要工具進行卓越頻率與放大係數評估。由於傳統剪力波速推估方法多仰賴地工試驗或地球物理探測,操作成本高、時程長且難以廣泛佈點,為提升資料取得效率與場址分析可行性,本研究發展一套簡化推估方法,使用微振儀資料假設H/V值與剪力波速間具有線性關係,並引入加權平均概念,建立可應用於單站微振資料之剪力波速預測模式。透過此方法可有效推估各場址之地層剛性,並結合空間內插技術,製作研究區域之卓越頻率與週期分布圖,進一步評估地層變化趨勢與地質構造過渡帶位置。
    此外,為探討微振資料於震後應變之應用潛力,本研究以2025年大埔地震為案例,針對建物災損區與液化潛勢區進行震後微振量測與場址分析。為克服震後資料無法反映震時真實場址放大行為之限制,研究中導入pseudo-EHVR模型進行頻譜補償,模擬震時場址反應頻譜,並嘗試對建物損壞原因與共振機制進行探討。在液化潛勢區部分,則比較震後放大係數與相關指標與實際液化現象間之關係,分析地震對地層性質可能造成之改變,並評估震後微振資料應用於液化研判之可行性與限制。
    綜合而言,本研究整合大量微振資料進行空間化處理與震後應變分析,建立一套具可行性之剪力波速簡易推估流程與場址反應評估方法,不僅可應用於都會區初步場址調查與地盤特性分析,亦可作為震後快速判釋、災損分級與防災規劃之重要依據,對提升地震災害風險管理與應變效率具有實務與學術價值。

    This study focuses on the Tainan and Chiayi regions of Taiwan, analyzing site characteristics under various geological conditions using extensive microtremor measurements. The H/V spectral ratio is employed as the primary tool to estimate predominant frequencies and amplification factors. To address the limitations of traditional Vs estimation methods—which often require costly and time-consuming geotechnical or geophysical testing—this research proposes a simplified approach based on the assumed linear relationship between H/V values and shear wave velocity. A weighted average method is introduced to develop a practical Vs prediction model for single-station microtremor data. Spatial interpolation is then applied to visualize the regional distribution of predominant frequency and identify geological transitions.
    Additionally, this study examines the post-earthquake application of microtremor data using the 2025 Dapu earthquake as a case study, particularly in liquefaction-prone and damaged urban areas. To overcome the limitations of post-earthquake data in capturing true seismic amplification, the pseudo-EHVR model is used to reconstruct site response spectra and assess building damage mechanisms. The feasibility of using post-event microtremor data for liquefaction assessment is also evaluated. Overall, this research develops a practical and scalable method for site response analysis and Vs estimation, offering valuable insights for post-earthquake assessment, risk zoning, and urban seismic hazard mitigation.

    摘要 I Abstract II 誌謝 XIV 目錄 XV 表目錄 XIX 圖目錄 XX 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機及目的 3 1.3 研究流程 5 1.4 論文大綱 6 第二章 文獻回顧 7 2.1 微振動(Microtremor) 7 2.1.1 微振動介紹 7 2.1.2 微振動評估場址效應之適用性 10 2.1.3 微振動分析方法 13 2.1.4 單站頻譜比法 14 2.1.5 微振動與沖積層厚度H、剪力波速Vs之關係 19 2.1.6 微振動之H/V頻譜圖波形穩定性 21 2.1.7 微振 H/V 頻譜於地震動模擬之發展與應用 25 2.2 土壤液化與評估方法 30 2.2.1 土壤液化介紹 30 2.2.2 液化現象與破壞類型 31 2.2.3 各種土壤液化評估方式之比較 34 2.2.4 NCEER法(2001) 37 2.2.5 Iwasaki液化潛能指數(LPI) 40 2.2.6 非破壞性微振技術於液化風險評估之發展 42 第三章 研究區域介紹 45 3.1 嘉義研究區地形與地質概況 45 3.1.1 地形概況 46 3.1.2 地質概況(限平原與丘陵地區) 50 3.1.3 地質構造與斷層活動 52 3.2 台南研究區地形與地質概況 54 3.2.1 地形概況 54 3.2.2 地質概況 57 3.2.3 地質構造與斷層活動 61 第四章 研究方法 64 4.1 土壤液化評估法流程與參數設定 64 4.1.1 評估流程 64 4.1.2 SPT參數設定 65 4.2 微振動單站式測量 67 4.2.1 儀器介紹 68 4.2.2 量測孔位位置 69 4.2.3 現地微振動測量 74 4.2.4 資料轉換 78 4.2.5 數據判讀 83 4.3 地理運算內插法 88 4.4 頻譜比分析與地震資料處理方法 90 4.4.1 EMR與pseudo-EHVR之分析流程 90 4.4.2 地震資料之基線修正處理 92 第五章 H/V頻譜圖在場址效應上之應用研究 93 5.1 放大係數值與SPT-N值之關係 93 5.2 卓越頻率等值線圖分布結果討論 99 5.2.1 嘉義研究區 99 5.2.2 台南研究區 105 5.3 微振動H/V頻譜圖推估Vs -深度剖面的簡易法 111 5.3.1 簡易推估法之理論架構 111 5.3.2 資料比較與分析 116 5.3.3 結果評估與應用潛力 123 第六章 大埔地震事件與微振及強震觀測分析 126 6.1 大埔地震概述 126 6.2 地震站與微振動資料之關係 129 6.3 震後微振與地震頻譜補償分析 132 6.3.1 測點與建物損壞概況 132 6.3.2 微振頻譜特徵與損壞關聯分析 133 6.3.3 餘震替代與EMR方法可行性分析 144 6.3.4 pseudo-EHVR補償結果與場址反應分析 147 6.3.5 小結 156 6.4 液化災區微振資料比較與機制分析 158 6.4.1 液化災情概述與研究資料整理 158 6.4.2 鄰近有SPT資料之孔位進行LPI液化潛勢分析 160 6.4.3 液化機制與場址放大效應之綜合討論與應用限制 165 第七章 結論與建議 167 7.1 結論 167 7.2 建議 170 參考文獻 172 附錄A 本研究鑽孔點位座標 180 附錄B 微振動資料與 H/V 頻譜分析結果 205 附錄C 各測站 SPT、CPT、Vs 比較資料 219

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