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研究生: 李致妤
Lee, Chih-Yu
論文名稱: 微振在土壤液化評估中的應用-以彰化員林地區為例
Soil Liquefaction Assessment using Microtremor : A Case Study in Yuanlin, Changhua, Taiwan
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: 2026
畢業學年度: 114
語文別: 中文
論文頁數: 121
中文關鍵詞: 土壤液化微振儀HVSR卓越頻率液化潛能指數LPJ員林市
外文關鍵詞: Soil liquefaction, Microtremor, HVSR, Predominant frequency, LPI, LPJ
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  • 臺灣位處環太平洋地震帶,地震活動頻繁,地震所引致之土壤液化常造成地表沉陷、噴砂及基礎設施損壞等災害,對都市防災與工程安全具有重要影響。傳統液化潛勢評估多仰賴標準貫入試驗(SPT)及鑽探資料,雖具可靠性,但成本高、施作時間長不利於大範圍快速調查,因此發展快速且非破壞性液化潛勢評估方法具有實際需求。
    本研究以1999年集集地震曾發生嚴重土壤液化之彰化縣員林地區為研究場址,利用JU-410微振儀量測資料,採用H/V頻譜比法分析卓越頻率,並結合液化潛能指數(LPI)及建立液化潛勢評估流程,同時利用歷史液化表徵資料進行驗證,以評估微振技術應用於液化潛勢判釋之可行性。
    研究結果顯示,員林地區卓越頻率多介於0.6–1.5Hz,反映研究區主要屬低剪力波速之沖積地層與LPI具有良好相關性,經修正後之液化潛勢判釋結果與歷史液化表徵具有較佳一致性,可有效反映研究區液化潛勢分布特性。
    綜合研究結果顯示,微振量測配合HVSR分析作為土壤液化潛勢之快速評估工具,具有非破壞性、成本低及量測效率高等優點,可提供區域液化潛勢調查及都市防災規劃之參考。

    Soil liquefaction is a major earthquake-induced hazard. Conventional liquefaction assessment methods, such as the Standard Penetration Test (SPT), are reliable but require considerable time and cost. This study investigated the applicability of microtremor measurements and the Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio (HVSR) method for liquefaction assessment in Yuanlin, Changhua, Taiwan, an area affected by liquefaction during the 1999 Chi-Chi Earthquake.
    A total of 49 microtremor measurements were conducted to obtain predominant frequencies. Liquefaction potential was evaluated using the Liquefaction Potential Index (LPI) and Liquefaction Potential Jian (LPJ), with historical liquefaction records used for validation.
    The results show that predominant frequencies mainly ranged from 0.6 to 1.5 Hz. The revised LPJ–LPI relationship showed better agreement with historical liquefaction observations. The results demonstrate that HVSR-based microtremor analysis can provide a rapid and non-invasive approach for preliminary regional liquefaction assessment.

    摘要I 誌謝VII 目錄VIII 圖目錄XI 表目錄XIV 第一章 緒論1 1.1 研究背景1 1.2 研究動機與目的2 1.3 研究方法3 1.4 研究流程4 1.5 論文架構5 第二章 文獻回顧7 2.1 土壤液化7 2.1.1 土壤液化要素7 2.1.2 土壤液化機制8 2.1.3 土壤液化疑點釐清10 2.2 傳統土壤液化評估方法12 2.2.1 傳統試驗介紹12 2.2.2 Seed et al.(1985)簡易評估法14 2.2.3 NCEER法(2001) 18 2.2.4 液化潛能指數(LPI)22 2.3 微振儀與H/V頻譜法等應用 24 2.3.1 微振儀的原理24 2.3.2 H/V頻譜法26 2.3.3 推估沖積層厚度及剪力波速27 2.3.4 微振動與液化安全係數(FS)評估28 第三章 研究場址30 3.1 研究區域概述30 3.1.1 彰化員林地區地理位置及地形概況30 3.1.2 彰化員林地區地質概況31 3.1.3 鄰近斷層34 3.1.4 歷史地下水位35 3.1.5 震後土壤液化災損情形及分布37 3.2 測點規劃與數據收集43 3.2.1 主要測量點座標43 3.2.2 測量位置決定標準44 3.2.3 地震觀測站測量點45 第四章 研究方法48 4.1 微振儀測量與數據處理48 4.1.1 測量方式48 4.1.2 資料提取及轉換48 4.1.3 頻譜分析50 4.1.4 卓越頻率判讀53 4.2 卓越頻率與SPT-N資料比對59 第五章 研究結果62 5.1 微振儀數據分析各測點的卓越頻率(𝒇𝟎)及放大係數(H/V)62 5.2 (𝑯/𝑽)𝒇與SPT-N關係63 5.3 以(𝑯/𝑽)𝒇推估剪力波速66 5.4 基於(𝑯/𝑽)𝒇深度曲線之土層剛性與液化潛勢評估72 5.4.1(𝑯/𝑽)𝒇深度曲線與理論曲線之關係72 5.4.2(𝑯/𝑽)𝒇深度曲線之液化潛勢判釋與驗證76 5.5 單站頻譜比法推估土層工程性質與液化潛勢分析83 5.6 微振主頻推估地層深度與地形剖面比較88 5.7 研究結果討論92 第六章 結論與建議96 6.1 研究結論96 6.2 研究限制與挑戰98 6.3 未來發展方向與應用潛力98 參考文獻99 附錄A 本研究測量點位座標102 附錄B104

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