臺灣博碩士論文加值系統

摘 要
災害性之地震常對人類社會造成可怕之危難，而台灣位處環太平洋地震帶上，尤需特別注重地震所可能帶來之災害；為有效減少地震所帶來之災害，除地震預警系統之建立與結構耐震設計之加強外，地盤動態特性與地震反應分析之研究更是不可或缺之一環。然而地盤反應分析之過程，通常需要土壤動態剪力模數與阻尼比作為重要參數，但剪力模數及阻尼比之值會隨土壤所受剪應變之大小而改變，因此瞭解其變化情形為地盤反應分析所不可或缺。
921地震時，南投市區房屋損害嚴重，為進行相關分析，本研究於南投市民族、復興路沿線分佈11個鑽探點，為暸解該地區之地層狀況，每一公尺即施作一次標準貫入試驗(SPT TEST)，並於淺層處進行薄管取樣，利用取出之土樣進行一系列靜態與動態反覆三軸試驗，建立該黏土層於反覆加載時應力應變行為之模式，以提供地盤反應分析時之需要。
本研究經過試驗建立該處過壓密黏土之退化骨架曲線 (backbone curve) 模式、退化遲滯迴圈(hysteresis loop) 模式、退化剪力模數模式，藉以暸解於反覆載重下所產生之退化行為。

目錄
摘要 Ⅰ
目錄 Ⅱ
表目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅴ
照片目錄 Ⅶ
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究方法 3
1-3 論文內容 3
第二章 前人研究 5
2-1 黏土動態性質之相關研究 5
2-2土壤動態應力應變行為之相關研究 7
2-2-1 初始骨架曲線、遲滯曲線與阻尼比 7
2-2-2 梅新規則 (Masing rule) 9
2-2-3退化指數與退化參數 12
2-2-4退化之骨架曲線，遲滯曲線與阻尼比 13
2-3反覆三軸之相關研究 14
2-3-1反覆三軸前人之相關研究 14
2-3-2反覆三軸之試驗原理 17
2-3-2-1反覆三軸應力控制之原理 17
2-3-2-2反覆三軸應變控制之原理 20
第三章 研究區域、試驗儀器與步驟 22
3-1南投市地質狀況 22
3-1-1地層概況 22
3-1-2地質構造 23
3-1-3水文條件 23
3-1-4前人鑽探資料 24
3-2試驗內容 28
3-2-1室內靜態試驗 28
3-2-2室內動態反覆三軸試驗 28
3-2-3試驗儀器與設備 28
3-3試驗步驟 30
第四章 分析結果與討論 38
4-1南投市土層剖面狀況 38
4-1-1現場鑽探之規劃與執行 38
4-1-2土樣分類及地層判別 40
4-2室內靜態試驗結果與分析 43
4-2-1 單向度壓密結果與分析 43
4-2-2 靜態試驗結果與分析 53
4-2-2-1不壓密不飽和不排水試驗(UUU TEST)試驗結果與分析 53
4-2-2-2壓密飽和不排水試驗(SCU TEST)試驗結果與分析 54
4-3動態試驗結果與分析 54
4-3-1反覆三軸試驗之初步結果 55
4-3-2初始骨架曲線 58
4-3-3退化指數與退化參數 60
4-3-4退化之骨架曲線，遲滯曲線 65
4-3-5退化之剪力模數與阻尼比…………………………68
第五章 結論與建議 70
5-1 結論 70
5-2 建議 72
參考文獻表目錄
表2-1土壤動態參數試驗適用之剪應變範圍 16
表3-1 應變控制之設計應變 34
表4-1 鑽探試驗孔位 39
表4-2土層歸納表 42
表4-3 單向度壓密相關資料 43
表4-4 每級加載砝碼重 43
表4-5 單向度壓密相關結果 52
表4-7不同應變所對應之退化參數值………………………………..61
表4-8退化指數δ與N值之關係…………………………………….61
圖目錄
圖1-1 台灣地區震區劃分建議圖 2
圖1-2 本文之研究流程 4
圖2-1 梅新規則之應力應變關係 10
圖2-2反覆三軸應力控制應力狀態 18
圖2-3 反覆三軸試驗下土體之循環剪應力狀態 19
圖2-4 反覆三軸試驗之循環荷重控制與激發之孔隙水壓 20
圖2-5 應變控制下應力與應變行為示意圖 21
圖2-6 應力控制下應力與應變行為示意圖 21
圖3-1 南投市地區試驗地點分佈圖 25
圖3-2 南投市A-A¢剖面之土層分佈圖 26
圖3-3 南投市B-B¢剖面之土層分佈圖 26
圖3-4 南投市C-C¢剖面之土層分佈圖 27
圖3-5 孔隙水壓計之率定曲線 32
圖4-1 鑽探試驗分佈區域圖 38
圖4-2 土層分佈簡圖 41
圖4-3 粒徑分佈曲線 42
圖4-4 孔隙比~載重圖……………………………………………..44
圖4-5 孔隙比~對數載重圖(e~log(p)) 45
圖4-6 平方根時間~沈陷量圖{載重： 2 kg/cm2 Cv= 0.007944 cm2/sec} 46
圖4-7 平方根時間~沈陷量圖{載重： 4 kg/cm2 Cv= 0.007899 cm2/sec } 47
圖4-8 平方根時間~沈陷量圖{載重： 8 kg/cm2 Cv= 0.007855 cm2/sec } 48
圖4-9 平方根時間~沈陷量圖{載重： 16 kg/cm2 Cv= 0.007811 cm2/sec } 49
圖4-10 壓密係數Cv~對數載重圖(Cv~log(P)) 51
圖4-11 壓縮係數~對數載重圖av~log(P) 51
圖4-12 體積壓縮係數~對數載重圖(mv~log(P)) 52
圖4-13 不壓密不飽和不排水試驗莫耳圓 53
圖4-14 壓密飽和不排水試驗莫耳圓 54
圖4-15 時間~軸向應力示意圖 55
圖4-16 第一次作用與第十次作用下阻滯迴圈之比較 (εc=0.15%) 56
圖4-17 第一次作用與第十次作用下阻滯迴圈之比較 (εc=0.25%) 56
圖4-18 第一次作用與第十次作用下阻滯迴圈之比較 (εc=0.375%) 56
圖4-19 第一次作用與第十次作用下阻滯迴圈之比較 (εc=0.5%) 57
圖4-20 第一次作用與第十次作用下阻滯迴圈之比較 (εc=0.75%) 57
圖4-21 第一次作用與第十次作用下阻滯迴圈之比較 (εc=1%) 57
圖4-22 尖峰應變值∼軸向應力值之對數圖 58
圖4-23 尖峰應變值∼軸向應力值之圖 59
圖4-24 作用次數∼軸差應力圖 62
圖4-25 A1 Test退化指數與作用次數關係圖 63
圖4-26 A2 Test退化指數與作用次數關係圖 63
圖4-27 A3 Test退化指數與作用次數關係圖 63
圖4-28 A4 Test退化指數與作用次數關係圖 64
圖4-29 A5 Test退化指數與作用次數關係圖 64
圖4-30 A6 Test退化指數與作用次數關係圖 64
圖4-31 尖峰應變0.15%遲滯曲線 66
圖4-32 尖峰應變0.25%遲滯曲線 66
圖4-33 尖峰應變0.375%遲滯曲線 66
圖4-34 尖峰應變0.5%遲滯曲線 67
圖4-35 尖峰應變0.75%遲滯曲線 67
圖4-36 尖峰應變1%遲滯曲線 67
圖4-37剪力模數之理論值與實驗值比較圖…………………...…69
圖4-38阻尼之理論值與實驗值比較圖……………………...……69
照片目錄
照片3-1 MTS荷重單元(Load Unit)與三軸室 ..35
照片3-2 MTS微處理控制主機(Micro Console)………………...35
照片3-3 MTS油壓供給系統(Hydraulic Power Supply) 36
照片3-4 氣壓控制單元 36
照片3-5 MTS之電腦輔助資料擷取系統 37
照片3-6 體積變化儀 37

1.白長安（1997），「地下隧道之強震土壤結構互制行為」，國立成功大學土木工程研究所碩士論文。
2.江文淙（1993），「台南市北郊土壤動態特性及設計震譜研擬」，國立成功大學土木工程研究所碩士論文。
3.李咸亨（1997），「都市地震防災原理與對策」，近代工程技術系列研討會論文集，第1-9頁。
4.李咸亨（1995），「工程地震論文集」，國立台灣工業技術學院研究報告書。
5.何春蓀（1975），台灣地質概論-台灣地質圖說明書，中華民國經濟部，台北。
6.李煜舲(1988)，「飽和砂土液化特性與孔隙水壓預估之研究」，國立交通大學土木工程研究所碩士論文，新竹。
7.林家賢（2000），「員林地區土壤受震勁度折減之探討」，國立台灣大學土木工程研究所碩士論文。
8.林炳森、謝基政、黃群凱、李仁森(2000)，921集集大地震南投市液化初步調查研究，行政院國家科學委員會。
9.林晉祥、趙炳焜（1985），「地盤受震反應分析」，地工技術，第9期，第67-80頁。
10.林朝棨、周瑞燉(1974)，台灣地質，台灣省文獻委員會。
11.亞新工程顧問股份有限公司(2000)，南投、霧峰地區土壤液化調查研究，行政院國家科學委員會。
12.柯鎮洋（1989），「設計地震力與地表加速度之關連性」，現代營建，第10卷第10期，第21-32頁。
13.翁華鴻（1997），「台南七股地區土壤動態特性之分析」，國立成功大學土木工程研究所碩士論文。
14.陳紹魁(1994)，「平均主應力荷重對台北盆地粉泥質砂土動態特性之研究」，國立台灣大學土木工程研究所碩士論文，台北。
15.陳劍遠(1989)，「正常壓密黏土在反覆荷重下退化行為之研究」，國立台灣大學土木工程研究所碩士論文，台北。
16.黃俊鴻、陳正興、楊志文、譚志豪(2000)，集集地震土壤液化之調查與分析，地工技術，第77期，第51-46頁。
17.黃俊鴻 (1990)，「水平地盤受震反應分析之研究」，國立台彎大學土木工程研究所博士論文，台北。
18.羅弘樹(1997)，「台中地區卵礫石層動態性質之研究」，國立中興大學土木工程研究所碩士論文，台中。
19.佐佐木康,谷口榮一(1980)，「黏土丿動的強度」，土木技術資料，22-8，PP.36-42.
20.Albert , T.F. , and Chen , M. (1982). “ Application of modulus degradation model of clays. ” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE, 108(Gt10) , 1203-1214.
21.Ching, J. Y. and Glaser, S. D. (2001), “1D Time-Domain Solution for Seismic Ground Motion Prediction,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 127.
22.Castro, G. and Christian, J.T.(1976), “ Shear strength of soils and cyclic loading, ” Journal of the Geotechnical Engineering Division , ASCE , Vol. 102 , No. GT9 , pp.887-894.
23.David , C.P. , and Jalal ,H.K. (1984) . “ Cyclic triaxial test on remoulded clays. ” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE, 110(GT10) , 1431-1445.
24.Das, B. M. (1993), “Principle of Soil Dynamics,” PWS-KENT, Boston.
25.Finn , W.D.L. , Lee , K.L. , and Martin , G..R. , “ An Effective Stress Model for liquefaction, ” Journal of the Geotechnical Engineering Division , ASCE , Vol. 103 , No. GT6 , Proc. Paper 13008 , June , 1977 , pp.517-533.
26.Hardin , B.O. , and Drnevich , V.P. , “ Shear Modulus and Damping in Soils : Design Equations and Curves, ” Journal of the Geotechnical Engineering Division , ASCE , Vol. 98 , No. SM7 , Proc. Paper 9006 , July , 1972 , pp.667-692.
27.Idriss , I.M., Dobry , R. , and Singh , R.D.(1978). “ Nonlinear behabvior of soft clays during cyclic loading ” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE , 104(GT12) , 1427-1447.
28.Idriss, I. M. and Seed, H. B., “An Analysis of Ground Motions During the 1957 San Francisco Earthquake,” Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 58, No. 6.
29.James M. Nau and William J. Hall, (1984) “Scaling Methods for Earthquake Response Spectra,” Journal of Structure Engineering, Vol. 110, No. 7, pp. 1533-1548.
30.Kandiah Arulanandan, Kanthasamy K. Muraleetharan, and Chelvarajah Yogachandran(1997), “Seismic Response of Soil Deposits in San Francisco Marina District,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 123, No. 10, PP. 965-974.
31.Kunt , H.A. , and Jacobus , H.P. , Stephen , F.B. , and Wim , F.R. (1980). “ Cyclic and static laboratory tests on Dram men clay ” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE, 114(GT5) , 499-530.
32.Koutsoftas, D.C.(1978), “Effect of cyclic loads on undrained strength of two marine clays,” Journal of the Geotechnical Engineering Division , ASCE , Vol. 104 , No. GT5, PP. 609-620.
33.Lefebvre , G.. , and Leboeuf , D. (1987) . “ Rate effects and cyclic loading of sensitive clays.” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE, 113(GT5) , 476-489.
34.Mitchell, R.J. and King, R.D.(1977), “ Cyclic loading of an Ottawa area Champlain Sea Clay,” Canadian Geotech .J. 14, PP. 52-63.
35.Pyke , R. (1979). “Nonlinear soil models for irregular cyclic loadings ” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE, 105(GT6) , 715-726.
36.Richard , P.R. , and Richard , D.W. (1988). “Modulus and dampimg due to uniform and variable cyclic loading ” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE, 114(GT8) , 861-876.
37.Richart , F.E. , “ Some Effects of Dynamic Soil Properties on Soil-Structure Interaction, ” Journal of the Geotechnical Engineering Division , ASCE , Vol. 101 , No. GT12 , Proc. Paper 11764 , Dec. , 1975 , pp.1193-1240.
38.Streeter , V.L. , Wylie , E.B. , and Richart , F.E. , Jr. , “ Soil Motion Computations by Characteristics Method, ” Journal of the Geotechnical Engineering Division , ASCE , Vol. 92 , No. GT3 , Proc. Paper 10410 , Mar. , 1974 , pp.247-263.
39.Seed, H. B. and Idriss, I. M. (1970), “Soil Modulis and Damping Factors for Dynamic Response Analysis,” Report No. EERC 70-10, University of California, Berkeley.
40.Tarek , A.M. , and Adel , S.S. (1984) . “Dynamics of anisotropic clays under large strains.” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE, 110(GT4) ,487-504.
41.Vucetic , M. , and Dobry , R. (1988). ” Degradation of marine clays under cyclic loading ” J. Geotech. Engrg. Div. , ASCE , 114(GT2) , 133-149.
42.Yasuhara, K., Yamanouchi, T. and Hiras, K.(1982), “Cyclic strength and deformation of normally consolidated clay,” Soil and Foundation,Vol. 22, No.3, PP.77-91.