臺灣博碩士論文加值系統

臺灣地區有三分之二以上的面積為山坡地，且時常受到颱風豪雨及地震的侵襲，導致大型坡地發生崩塌並造成災害。而在蘭台地區太平山森林遊樂園之聯外道路宜專一線曾受到坡地崩塌之影響而損壞。根據前人文獻，該區域之道路及擋土結構，皆經過多次修補，且於現地調查時可觀察到道路有多處裂縫及崩崖陷落等崩塌潛勢特徵。
微機電系統(MEMS)是一種結合半導體製程技術與精密機械技術來製造微小元件及功能整合的系統，是一個新興的領域，具有強大的功能、低廉的價格、縮小的體積以及智慧化等優點，對外力作用以及環境變化感應非常敏銳，適合作為觀測山地邊坡潛勢崩塌及微地動的工具，研究中所使用之MEMS以加速度計為主。
本研究主要透過長期監測觀測蘭台地區於平時、降雨事件及地震事件發生時的加速度紀錄，觀察蘭台地區的邊坡的滑動情形，透過快速傅立葉轉換將降雨事件及地震事件的加速度紀錄轉換至頻譜作觀察，瞭解在事件中地盤反應出的振動頻率，也透過傾斜角度的轉換以及愛氏強度(Arias intensity)轉換並繪製成玫瑰圖的方式，觀測蘭台地區長期邊坡傾斜角度的變化情形以及邊坡滑動的方向。
研究結果顯示，在地震事件中，MEMS反應出的當地卓越頻率約為5~7Hz，在降雨事件及地震事件中，頻譜均觀測到有特定頻率17Hz出現的情形，長期觀測的傾斜角度也有持續增加，並在發生增加的時間同樣觀測到特定頻率17Hz的出現，推估這個頻率可能是蘭台地區發生地滑時，地盤反應的振動頻率。玫瑰圖的結果也顯示出所觀測之邊坡為容易滑動之邊坡，且滑動方向大約與坡邊坡向一致的情形。

More than two-thirds of the area in Taiwan is hillside, and which is oftenly affected by typhoon, rains, and earthquakes. Those phenomenon cause the collapse of large slopes and disasters. In the joint road of Lantai Taipingshan National Forest Recreation Area should be a special line, which has been affected by the collapse of the slope damage. According to the former researches, the road and the retaining structure of the area have been repaired many times, the collapse potential of the road has many cracks, and collapse cliffs.
Microelectromechanical systems (MEMS) has a strong function, low price, reduced size and wisdom, etc. It is very sensitive to the external force and the change of the environment, and it is suitable as the tool for observing the shallow collapse and ambient noise.
The results show that in the event of earthquakes, the dominat frequency is about 5 ~ 7 Hz. In the event of rainfall events and earthquakes, the frequency is observed at 17 Hz with specific frequency, and the inclination angle of long-term observation is also increasing. The occurrence of an additional frequency of 17 Hz was observed at the time of increasing, and the frequency of the site reaction was estimated when the frequency was likely to slip. The result of the Wind Rose also shows that the slope is sliding and the sliding direction is approximately the same as the slope direction.

口試委員會審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 xii
Chapter 1 緒論 1
1.1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法與內容 2
Chapter 2 文獻回顧 3
2.1 邊坡滑動與研究區域 3
2.1.1 大規模崩塌的定義 3
2.1.2 研究案例蘭台邊坡滑動 4
2.2 微機電系統MEMS 6
2.3 MEMS訊號分析 8
2.3.1 快速傅立葉轉換 8
2.3.2 卓越頻率 10
2.3.3 崩塌及土石流之振動(地聲)頻率 10
2.4 邊坡傾斜(Tilt)量測 12
2.5 以愛氏強度(Arias intensity)觀測邊坡滑動方向 14
Chapter 3 太平山蘭台研究區域 18
3.1 研究區域地質資料 18
3.2 研究區域災害歷史 20
3.3 現地監測MEMS1與2測站位置 20
Chapter 4 微機電系統(MEMS)觀測邊坡滑動 27
4.1 利用小型振動台驗證MEMS 27
4.2 溫度及其他因素對於MEMS之影響 30
4.3 MEMS現地資料之溫度影響校正 31
Chapter 5 蘭台地盤反應之頻譜分析 51
5.1 地震頻譜分析 51
5.2 降雨頻譜分析 56
Chapter 6 MEMS邊坡滑動其它監測參數 115
6.1 邊坡傾斜量監測 115
6.2 邊坡滑動之方向監測 117
Chapter 7 結論與建議 128
7.1 結論 128
7.2 建議 129
參考文獻 130

王煒剴 (2014)，以數位式三軸加速規建構傾斜儀之設計與評估，國立臺灣科技大學營建工程系碩士論文。
尹孝元 (2003)，以地表振動探測土石流發生之研究，土石流地質調查及防災對策研討會論文集，第11-1-11-13頁。
李璟芳、周憲德、黃郅軒、張友龍 (2013)，聲波訊號於坡地災害監測之應用，中興工程，第121期，第23-32頁。
林慶偉、陳柔妃、陳宏宇、許雅儒、郭志禹、黃安斌、陳建志、林美聆、王國隆 (2016)，大規模崩塌多元多尺度綜合監測、資料綜整分析與滑動機制研究：以太平山蘭台為例，科技部輔助專題研究計劃。
林慶偉、陳柔妃、陳宏宇、黃安斌、陳建志、林美聆 (2016)，大規模崩塌多元多尺度綜合監測、資料綜整於滑動機制研究 : 以太平山蘭台地區為例 (П)，科技部專題研究計畫。
周憲德、張友龍、章書成 (2005)，土石流之次聲特性監測及分析，中華水土保持學報，36(3)，第233-238頁。
周憲德、張友龍、章書成 (2008)，此時無聲勝有聲-簡介次聲監測系統於坡地防災之應用，災害防救電子報，第38期，第1-14頁。
俞佳成、馮正一 (2013)，大尺度土壤邊坡模型沖蝕崩塌試驗之震動訊號分析，社團法人中華水土保持學會102年度年會。
勇霖工程顧問有限公司 (2014)，103 年度宜專一線與翠峰景觀道路地滑與地錨監測委託技術服務《成果報告書》，林務局羅東林區管理處。
陳志芳、謝明志、張文忠、黃安斌、許智超、周仕勳、趙慶宇、甯敘堯 (2016)，公路邊坡崩塌監測之無線感測網路模組研發(1/2)，交通部運輸研究所。
郭俊翔、溫國樑、謝宏灝、林哲民、張道明 (2011)，近地表剪力波速性質之研究，國家地震工程研究中心。
郭俊翔、溫國樑、謝宏灝、林哲民 (2013)，微地動場址特性分析與地層波速調查，財團法人國家實驗研究院。
夏國強 (2016)，蘭台地區坡地崩塌演化與破壞機制分析，國立臺灣大學土木工程學研究所碩士論文。
涂嘉勝 (2005)，利用微地動量測探討台灣中部地區之場址效應，國立中央大學地球物理研究所碩士論文。
黃有志 (2003)，蘭陽平原場址效應及淺層S波速度構造，國立中央大學地球物理研究所碩士論文。
黃清哲 (2007)，以地聲檢知器探測土石流發生之研究(第四年)，成果報告，行政院農委會水保局計劃。
黃清哲、孫坤池、陳潮億、尹孝元 (2007)，不同型態土石流地聲特性之實驗研究中華水土保持學報，38(4)，第417-430頁。
黃至用 (2011)，宜專一線公路蘭台苗圃地區地滑案之研究，國立宜蘭大學碩士論文。
羅百喬 (2013)，深層地滑邊坡運動歷程暨微地動特性案例研究，國立台北科技大學資源工程研究所碩士論文。
Chen, T. C., Lin, M. L., Wang, K. L. (2014). Landslide seismic signal recognition and mobility for an earthquake-induced rockslide in Tsaoling, Taiwan. Engineering Geology, 171,31-44.
Del Gaudio, V., Wasowski, J. (2007). Directivity of slope dynamic response to seismic shaking. Geophysical Research Letters, 34, 1-8.
Del Gaudio, V., Coccia, S., Wasowski, J., Gallipoli, M. R., Mucciarelli, M. (2008). Detection of directivity in seismic site response from microtremor spectral analysis. Natural Hazards and Earth System Sciences, 8, 751-762.
Del Gaudio, V., Wasowski, J. (2011). Advances and problems in understanding the seismic response of potentially unstable slopes. Engineering Geology, 122, 73-83.
Itakura, Y., Koga, Y., Takahama, J., Nowa, Y., (1997). Acoustic detection sensor for debris flow. First International Conference on Debris flow. San Francisco, USA, 747-756.
Kogelnig, A. (2012). Development of Acoustic Monitoring for Alpine Mass Movements. PhD Thesis, Institute of Mountain Risk Engineering, University of Natural Resources and Life Sciences, Austria.
Larose, E., Carrière, S., Voisin, C., Bottelin, P., Baillet, L., Guéguen, P., Walter, F., Jongmans, D., Guillier, B., Garambois, S., Gimbert, F., Massey, C. (2015). Environmental seismology: What can we learn on earth surface processes with ambient noise? Journal of Applied Geophysics, 116, 62-74.
Lévy, C., Baillet, L., Jongmans, D., Mourot, P., Hantz1, D. (2010). Dynamic response of the Chamousset rock column (Western Alps, France). Journal of Geophysical Research, 115, 1-13.
Okuda, S., Okunishi, K., and Suwa, H. (1980). Observation of debris flow at Kamikamihori Valley of Mt. Yakedake. Proc., the 3rd meeting of IGU commission on field experiment in geomorphology, 127-130.
Pedley, M. (2013). Tilt Sensing Using a Three-Axis Accelerometer. Freescale Semiconductor.
Wang, K. L., Hsieh, Y. M. (2013). Using motion sensor for landslide monitoring: A community scale landslide monitoring project.