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研究生: 郭子源
Kuo, Tzu-Yuan
論文名稱: 應用地表微振動判釋地層特性與地震場址效應之研究:以台南、高雄地區為例
Study on the Interpretation of Soil characteristics and Seismic site effects Using Microtremor in Tainan and North Kaohsiung Area
指導教授: 李德河
Lee, Der-Her
共同指導教授: 吳建宏
Wu, Jian-Hong
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: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 200
中文關鍵詞: 微振動標準貫入試驗圓錐貫入試驗土壤液化卓越週期
外文關鍵詞: Microtremor, Standard Penetration Test (SPT), Cone Penetration Test (CPT), Soil Liquefaction, Predominant Period
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6904-0543
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  • 地震,是台灣常見的自然事件,但往往帶來不容小覷的災害,2016年於台灣南部發生的美濃地震,造成了台南地區許多災害,然而建置完整的液化潛勢地圖需要密集的地質調查,在傳統作法上常使用標準貫入試驗(SPT)或是圓錐貫入試驗(CPT),卻往往受限於時間、經費、地理空間等限制,因此本研究使用微振儀經由單站頻譜比法分析,建立一種快速且簡便的土壤液化評估方法。
    研究分為兩個部分,首先,第一部分使用將微振動得到之H/V頻譜圖,利用地層放大係數(H/V)值比較土壤強度參數之SPT-N值與CPT-qc值之間的關係,並以此關係推估基盤深度,再以放大係數(H/V)值建立的評估土壤液化安全係數模式FS*,同時和台南、高雄區域的鑽探資料作比對,經NCEER法(2001)與Robertson(2009) 液化評估方法,分別計算液化潛勢指數(LPI),並迴歸出關係式 LPI=1.88∑(1-FS*),借此判斷低中高液化潛勢時之關係;第二部分,將微振動分析而得到之地層卓越週期,經由地理資訊系統以內插法應用於本研究區域,並與2016年美濃地震發生災損之地點進行疊圖分析,探討地層卓越週期與毀損建築物的基本振動週期之關係。
    第一部分研究結果發現,經由微振動液化評估法得到各點位之∑(1-FS*)與LPI的關聯性可以定義液化潛勢的分界,於低度液化潛勢時∑(1-FS*)小於2.66,高度液化潛勢為∑(1-FS*)大於7.98;第二部分結果發現,毀損建築物大多位於基本振動週期與卓越週期分布相近之區域,探討此關聯或許可提供未來於建築物設計規劃的參考標準之一。

    In the alluvial plains of Tainan and North Kaohsiung, a rapid and simple soil liquefaction assessment method was established by using microtremor instrument through HVSR method analysis at the location.
    The first part uses the H/V spectrum obtained by microtremor, compares the relationship between the SPT-N value and the CPT-qc value by using the amplification factor (H/V). And established soil liquefaction safety factor method by the (H/V) value and compares the NCEER method (2001) and the Robertson (2009) liquefaction assessment method, and then calculates the liquefaction potential index (LPI). Finally, regression relational formula to assessment the relationship between the LPI.
    In the second part, the stratigraphic predominant period obtained by microtremor analysis is applied to the study area by GIS interpolation, and the site of damage caused by the 2016 Meinong earthquake is analyzed to explore the relationship between the stratigraphic predominant period and the natural period of the damaged building.
    Finally, we can conclude that microtremor will really show the characteristics of research area. And exploring this association may provide one of the reference criteria for future building design planning.

    摘要 I Abstract II 誌謝 IX 目錄 X 表目錄 XIII 圖目錄 XIV 符號表 XIX 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機及目的 2 1.3 研究流程 4 1.4 論文大綱 5 第二章 文獻回顧 6 2.1 微振動(Microtremor) 6 2.1.1 微振動介紹 6 2.1.2 微振動評估場址效應之適用性 8 2.1.3 微振動分析方法 10 2.1.4 單站頻譜比法 11 2.1.5 微振動之H/V頻譜圖波形穩定性 16 2.1.6 脆弱指數預估地震災害之應用 19 2.1.7 微振動與沖積層厚度H、剪力波速Vs估算之應用 22 2.2 土壤液化與液化評估方法 24 2.2.1 土壤液化介紹 24 2.2.2 液化現象與破壞類型 26 2.2.3 Seed et al. (1985)簡易評估法 31 2.2.4 各種土壤液化評估法 34 2.2.5 NCEER法(2001) 36 2.2.6 Robertson (2009)液化評估法 40 2.2.7 Iwasaki液化潛能指數 (Liquefaction Potential Index) 45 第三章 研究區域介紹 47 3.1 北台南研究區地形與地質概況 48 3.1.1 地形概況 48 3.1.2 地質概況 49 3.2 南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 3.3 北高雄研究區地形與地質概況 59 3.3.1 地形概況 59 3.3.2 地質概況 62 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 4.1.3 CPT參數設定 68 4.2 微振動測量 69 4.2.1 儀器介紹 70 4.2.2 測量孔位位置 72 4.2.3 現地微振動測量 79 4.2.4 資料轉換 83 4.2.5 微振動數據判讀 86 4.3 地理運算內插法 90 第五章 H/V頻譜圖與土層鑽探之分析與結果 91 5.1 放大係數 (H/V)值與波傳理論之關係 91 5.2 放大係數 (H/V)值與SPT- N 值之關係 99 5.3 放大係數 (H/V)值與CPT- qc值之關係 105 5.4 單站微振儀之H/V頻譜圖推估基盤深度法 111 5.5 (?/?)?─深度曲線與土壤液化之關係 117 5.6 小結 128 第六章 H/V頻譜圖在場址效應上之應用研究 129 6.1 卓越頻率等值線圖分布結果討論 129 6.2 卓越週期與建築物固有週期之關係 135 6.2.1 低矮型建築物之災損討論 138 6.2.2 中高樓層建築物之災損討論 142 第七章 結論與建議 149 7.1 結論 149 7.2 建議 151 參考文獻 152 附錄A 本研究鑽孔點位座標 163 附錄B 論文原創性比對報告 200

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