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研究生:吳曜丞
研究生(外文):John Wu
論文名稱:淺層震測法震源之數值模擬
論文名稱(外文):Simulation of Shallow Seismic Sources
指導教授:康裕明
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:土木及水利工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:124
中文關鍵詞:淺層震測法震源FLAC數值模擬慣性傳遞函數ITF數值模擬程式驗核盤式震源
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本校逢甲大學土木系在開發地工淺層震測法,作為快速建立地滑潛勢地理資訊系統的有效工具時遭遇了兩大困難。第一、經現地實驗的結果顯示,應力鎚和起振器慣性傳遞函數(Inertance Transfer Function,簡稱ITF)曲線差異性相當大,違反ITF曲線的特性。第二困難為經過現地應力鎚和起振器訊號的比較後發現,兩種震源作為淺層震測法震源並不甚完美。
本論文利用數值模擬的方式,使用不同型式震源對土層進行施測,推求其ITF曲線後發現:使用不同施測震源下要獲得一致的ITF曲線必須應用有效頻寬的觀念,若能使用有效頻寬大的高頻暫態震源,在一次的暫態震源施測的過程中,即能準確的將土層自然振動頻率求出。使用諧態震源時,可而以連線方式繪製ITF曲線,雖然需要較多次的施測結果,但所製作出的ITF曲線和暫態震源具有一致性,並可用以驗核暫態震源ITF曲線的繪製。
在暫態震源之加速度規訊號加上隨機雜訊後發現,雜訊比越高的ITF曲線訊號越雜亂,且在微量的雜訊影響下(雜訊比小於0.5%),ITF曲線將不易顯現出土層的特性。
再以數值模擬的方式進行影響盤式震源振動頻率變因的研究,得到如下結論:為了使盤式震源具有更高的振動頻率,運用於極淺層的探測中,可使用鋼材或鋁材製作盤式震源,且在實際實驗可容許的情況下,縮小盤式震源體積,而相同體積幾何形狀則以上盤厚度薄下盤厚度厚為最佳。現地實驗中若盤式震源位於彈性係數較高、密度較小的土層上時將會有較高的振動頻率出現。
探討不同震源下接收器訊號得到以下結論:使用諧態震源時,若提高諧態震源的振動頻率,將會使接收器所取得訊號具有更佳的解析度,且接收器訊號是由一開始的高頻振動訊號轉變至土體自然振動頻率,再轉變為震源頻率的穩態區;相反的,使用暫態震源時,提高暫態震源的振動頻率,接收器訊號的解析度和暫態震源並沒有絕對的相關性,而接收器訊號在訊號消散過程中,多以土體自然振動頻率在振動著。
When NDT group of FCU research shallow seismic reflection method to be an effective tool use to build landslide potential system fined two serious problems. First, according to the result of field test used shaker and stress hammer to be sources. The ITF (Inertance Transfer Function) curves are so different between two sources. Second, two sources have some disadvantages to be a shallow seismic reflection method source.
The thesis numerical analysis results show that ITF curves of sources will be consistent for frequencies inside the effective frequency width. The natural frequency of soil profile can be easy obtained by using broader effective frequency width of high frequency transient sources. Although it is time consuming to plot ITF curve by linking individual ITF value of different frequency by a steady source, the linked ITF curve will consist with that of transient sources and it can be used to check ITF curves of transient source.
Another results show that noise can influence ITF curve a lot from analysis the signal from accelerometer which increasing the random noises. It is difficult recognize the natural frequency of soil profile when accelerometer data have noise lower than 0.5%.
Researching development plate source under numerical simulation. The suggestions of achievement high frequency plate source from research are listed below. Among common used materials, the plate source made with steel or aluminum is better. Contracting volume and shape of plate source is better like; upper plate is thin then lower plate, and small the plate sources under allowance of experiment. Furthermore, the property of soil under plate source will affect the vibration frequency of plate. The plate source located on the soil with high elastic modulus and low density will vibrate with high frequency.
The results after analysis the signals from receiver of different sources show that increasing the frequency of steady source can improve the resolution of signals from receiver. But, it is useless for transient sources. Both steady source and transient sources can use some special filter methods recognized the natural frequency of soil profile from receiver signals.
第一章 緒論
1-1 研究背景與目的
1-2 研究方法與內容
1-3 論文內容
第二章 文獻回顧
2-1 前言
2-2 淺層反射震測法簡介
2-2-1發展歷史
2-2-2高頻震源的重要性
2-2-3各式震源介紹
2-2-3-1暫態震源
2-2-3-2諧態震源
2-3均質桿件軸向振動行為
2-3-1自然振動行為
2-3-2強迫振動行為
2-3-3徑向束制
2-4慣性傳遞函數試驗介紹
第三章 FLAC程式介紹與驗核
3-1 FLAC程式介紹
3-1-1 簡介
3-1-2 分析模擬可用範圍
3-2 FLAC程式動態分析特性介紹
3-2-1時階的計算
3-2-2阻尼的設定
3-2-3結構體自然振動頻率的量測(重力法
3-2-4波傳分析元素寬度的限制
3-3 FLAC程式動態分析常用指令介紹
3-3-1一般指令介紹
3-3-2震源形式設定
3-3-3模擬實例
3-4 FLAC程式動態分析能力的驗核
3-4-1施加固定力
3-4-2施加週期力
3-4-3施加暫態力
3-5 重力法求結構體自然振動頻率的驗核
3-6 FLAC程式驗核結果討論
第四章 慣性傳遞函數法(ITF)的數值模擬
4-1 前言
4-2 模擬系統介紹
4-3 土層自然震動頻率
4-4 不同形式震源產生的ITF曲線
4-4-1 暫態震源
4-4-2 諧態震源
4-5 有效頻寬對ITF曲線的影響
4-5-1 暫態震源
4-5-2 諧態震源
4-6 濾波對ITF曲線的影響
4-6-1 暫態震源
4-6-2 諧態震源
4-7 雜訊對ITF曲線的影響
4-8 結論與討論
第五章 盤式震源振動行為模擬
5-1 前言
5-2 盤式震源振動特性模擬
5-2-1 模擬方式
5-2-2 不同材料
5-2-3 不同上下盤厚度
5-3 現地土壤的影響
5-4 接收器訊號特性
5-4-1 諧態震源
5-4-2 暫態震源
5-5 結論與討論
第六章 結論與建議
6-1 結論
6-2 建議與未來發展
參考文獻
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