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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃水添
研究生(外文):Shui-Ten Huang
論文名稱:台北盆地地下水位改變對地層下陷與液化潛能之影響
論文名稱(外文):Influence of land subsidence and liquefaction potential of Taipei Basin for different groundwater-elevation
指導教授:陳景文陳景文引用關係
指導教授(外文):Jing-Wen Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:203
中文關鍵詞:地層下陷液化潛能
外文關鍵詞:land subsidenceliquefactiom potential
相關次數:
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本研究的目的在探討不同地下水位對台北盆地液化潛能之影響,本 研究擬採用Seed法、Tokimatsu and Yoshimi法、新日本道路橋法等三個簡易經驗法對台北盆地進行液化潛能分析,考慮的最大地表加速度PGA為0.23g、0.18g。設計最大地震規模採用台北盆地475年迴歸週期之設計地震,地震規模M=7.5。研究重點地下水位深度,設定在地表下0m、1m、2m、3m、4m、5m、7.5m、10m、12.5m、15m、20m,最後並使用Iwasaki et al.(1986)所提出之深度加權法求出不同深度下土層液化可能對地表造成的影響,並由求得的液化潛能指數利用平差的方法進行液化潛能分區圖的繪製,最後並將液化潛能分區圖與台北盆地行政區圖套疊,以做為政府機關是否解除地下水抽取管制的參考。
除了潛能圖的製作外,本研究也針對台北盆地大地工程分區之淡二區(T2)的三個鑽孔進行不同地下水位的液化潛能分析與不同地下水位液化後可能產生的下陷量研究,並模擬地下水位下降對淡二區(T2)可能產生的沉陷量,並與在淡二區的北門在過去幾十年來的實際沉陷量做比較,以找出地下水位改變對台北盆地地層下陷影響之最有效評估模式,以做為地下水位改變對結構物安全影響評估之用。
The purpose of research is that finds the influence of liquefaction potential of Taipei Basin for different groundwater-elevation. Research will use Seed method,Tokimatsu and Yoshimi method and NJRA method to analyze influence of liquefaction potential of Taipei Basin for different groundwater-elevation,to consider the Amax is 0.23g and 0.18g,to set the M is 7.5. Focusing on research is groundwater-elevation,to set it on 0m、1m、2m、3m、4m、5m、7.5m、10m、12.5m、15m and 20m below the surface of the earth. Finally,we will use the depth weighted method bring by Iwasaki et al (1986) to calculate liquefaction potential Index of Taipei Basin and use it paint liquefaction potential map of Taipei Basin.
摘要 Ⅰ
誌謝 Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅷ
符號說明 ⅩⅣ

第一章 緒論 1
1.1 論文緣起 1
1.2 論文目地 3
1.3 論文內容 3

第二章 台北盆地概況 6
2.1 台北盆地發育使 6
2.2 盆地週緣之地形與地質環境 7
2.3 地質概況 8
2.4 岩心紀錄蒐集 10
2.5 台北盆地及鄰近地區的斷層分布與活動時期 11
2.6 台北盆地之含水層 12
2.7 台北盆地之地層下陷回顧 14
2.8 台北盆地之地下水位變化 17
2.9 台北盆地地下水之補注及流動 19
2.10地下水管制區重新檢討之必要性 20

第三章 文獻回顧 51
3.1 土壤液化分析 51
3.1.1 影響土壤液化之因素 51
3.1.2 液化潛能評估方法 53
3.1.3 Seed et al.簡易經驗法(1985) 57
3.1.4 日本道路橋協會簡易經驗法(1990) 60
3.1.5 新日本道路橋協會簡易經驗法(1996) 61
3.1.6 Tokimatsu and Yoshimi簡易經驗法(1983) 64
3.1.7 中國大陸簡易經驗法(1989) 66
3.2 土壤液化潛能分析 67
3.3 土壤液化後下陷量評估 70
3.3.1 相關研究 70
3.3.2 液化後下陷分析流程 72
3.4 設計地震規模之評估 75
3.5 地表最大加速度之評估 76
3.6 地層下陷預測方法 77
3.6.1 Terzaghi一維單向度壓密理論 80

第四章 地下水位改變對台北盆地液化潛能之影響 98
4.1 台北盆地液化潛能分析文獻回顧 98
4.2 台北盆地液化潛能分析步驟 103
4.3 台北盆地液化潛能分析結果 105

第五章 地下水位改變對結構物安全之影響 162
5.1 地下水位改變對土壤液化之影響 162
5.1.1土壤液化與結構物安全 162
5.1.2 地下水位改變之土壤液化潛能分析 163
5.1.3 結果與討論 165
5.1.4 檢討與改進 166
5.2 地下水位改變對地盤沉陷之影響 167
5.2.1 地盤沉陷與結構物安全 168
5.2.1.1 淺基礎結構物對地盤沉陷之安全考慮 169
5.2.1.2 深基礎結構物對地盤沉陷之安全考慮 170
5.2.2 地下水位改變之地盤沈陷分析 171
5.2.3 檢討與改進 175
5.3 地盤液化後下陷量分析 176
5.3.1 液化後下陷分析步驟 176
5.3.2 檢討與改進 178
5.4 結論 178
第六章 結論與建議 193
6.1 結論 193
6.2 建議 195

參考文獻 196

表目錄

表2-1台北盆地各土層土壤工程性質一覽表 21
表2-2台北盆地松山層各次層土壤之剪力波速、剪力模數與包生比值 22
表2-3台北盆地地層與地下水層劃分表 22
表2-4淡1區(T1)之一般指數性質 23
表2-5淡2區(T2)之一般指數性質 23
表2-6淡2區(T2)之力學性質 24
表2-7基1區(K1)之一般指數性質 25
表2-8基2區(K2)之一般指數性質 25
表2-9基1區(K1)之力學性質 26
表2-10基2區(K2)之力學性質 27
表2-11新2區(H2)之一般指數性質 28
表3-1 SPT傳遞能量百分比 86
表3-2地震規模與液化強度關係數表 86
表3-3地盤之標準設計水平震度 63
表3-4地震烈度與標準貫入錘擊數基準值之關係 67
表3-5台北盆地最近幾個世紀曾發生過的災害性地震 95
表5-1 R-A-B01 、R-A-B02、 R-A-B03 鑽孔基本資料 181
表5-2 Seed法液化分析結果(M=7.5,amax=0.23g) 182
表5-3 Seed法液化分析結果(M=7.5,amax=0.18g) 183
表5-4 T-Y法液化分析結果(M=7.5,amax=0.23g) 184
表5-5 T-Y法液化分析結果(M=7.5,amax=0.18g) 185
表5-6 NJRA法液化分析結果(中震區,第一型地震動,第I種地盤)
..................................................186
表5-7 R-A-B01、 R-A-B02、 R-A-B03液化潛能分析結果 187
表5-8淡二區(T2)區土層資料 188
表5-9地下水位改變之沉陷分析結果 188
表5-10沉陷量與地下水位改變量關係圖 188
表5-11北門累計沉陷量 資料來源:水資會 189
表5-12修正後地下水位改變之沉陷分析結果 189
表5-13修正後沉陷量與地下水位改變量關係圖 189
表5-14地盤液化後下陷量分析結果 190
表5-15不同地下水位液化後下陷量圖 (T-Y法,amax=0.23g) 190
表5-16不同地下水位液化後下陷量圖(T-Y法,amax=0.18g) 190
表5-17 Bjerrum 所建議之結構物容許角變位量 191
表5-18 MacDonald,Skempton對結構物容許總沉陷量,差異沉陷量,
與角變位量建議值 191
表5-19本國建築技術規則之結構物容許沉陷量規定 192
表5-20 1955 U.S.S.R.建築法規之結構物容許總沉陷量與角變位量
規定 192

圖目錄
圖1-1研究流程圖 5
圖2-1台北盆地發育過程說明圖 29
圖2-2台北都會區數值地形模型 30
圖2-3台北市地層分區結果圖 31
圖2-4台北盆地地質鑽探位置圖 32
圖2-5板橋至南港(A-A’)之地層柱面圖 33
圖2-6新店至石牌(B-B’)之地層柱面圖 34
圖2-7三重至汐止(C-C’)之地層柱面圖 35
圖2-8台北盆地深井之地層柱面圖 36
圖2-9台北地區斷層分布圖 37
圖2-10台北盆地歷年一等水準點變遷圖 38
圖2-11台北盆地下陷量體積變化(民國44年~74年) 39
圖2-12台北盆地沉陷剖面 39
圖2-13五股水準測線,實心方形表水準點 40
圖2-141992-2000年五股水準測線各水準點自1992年2月起累計之
高程變化量 40
圖2-15 (a)1992-2000年水準及GPS測量觀測之S411-S412基線高
程差變化比較 41
圖2-15 (b) 1992-2000年期間水準點956相對於S411之水準高程
變化 41
圖2-16台北盆地地下水位面剖圖 42
圖2-17台北盆地地下水等水位圖 (民國64年9月) 43
圖2-18台北盆地地下水等水位圖 (民國74年9月) 43
圖2-19台北盆地地下水水位觀測井位置圖 44
圖2-20台北盆地地下水等水位線與流向圖(90年3月) 45
圖2-21台北盆地地下水水位升降變化圖(90年3月與89年3月) 45
圖2-22台北盆地地下水等水位線與流向圖(90年9月) 46
圖2-23台北盆地地下水水位升降變化圖(90年9月與89年9月) 46
圖2-24台北盆地歷年三月及九月不同地下水水位涵蓋面積比較 47
圖2-25民國四十四年至六十六年台北盆地累積下陷等量曲線 48
圖2-26民國四十四年至七十三年台北盆地累積下陷等量曲線 49
圖2-27台北盆地地下水位變化與沉陷 50
圖3-1水平地盤液化潛能評估法分類 83
圖3-2液化潛能評估流程圖 84
圖3-3 Seed簡易經驗法之液化分析流程 85
圖3-4應力折減係數 87
圖3-5深度折減係數 之範圍 87
圖3-6標準貫入值修正係數 與有效覆土應力之關係 88
圖3-7地震規模M=7.5時不同細料含量之液化阻抗與 關係 88
圖3-8 Iwasaki液化潛能評估法分析流程 89
圖3-9新日本道路橋建議法液化評估流程圖 90
圖3-10 Tokimatsu和 Yoshimi 建議法之分析流程圖 91
圖3-11超額孔隙水壓與液化後體積應變量之關係 92
圖3-12最大剪應變量與液化後體積應變量之關係 92
圖3-13最大剪應變量與液化後體積應變量之關係 93
圖3-14最大剪力應變量與安全係數之關係曲線 93
圖3-15液化體積應變量與液化安全係數之關係 94
圖3-16台灣地區水平加速度係數圖 96
圖3-17台灣地區震區劃分建議圖 97
圖4-1台北盆地地表標高十五公尺以下行政區圖 108
圖4-2鑽孔孔位圖 109
圖4-3液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g ,地下水位地表下0m) 110
圖4-4液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下1m) 111
圖4-5液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下2m) 112
圖4-6液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下3m) 113
圖4-7液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下4m) 114
圖4-8液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下5m) 115
圖4-9液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下7.5m) 116
圖4-10液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下10m) 117
圖4-11液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下12.5m) 118
圖4-12液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下15m) 119
圖4-13液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下20m) 120
圖4-14液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下0m) 121
圖4-15液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下1m) 122
圖4-16液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下2m) 123
圖4-17液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下3m) 124
圖4-18液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下4m) 125
圖4-19液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下5m) 126
圖4-20液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下7.5m) 127
圖4-21液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下10m) 128
圖4-22液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下12.5m) 129
圖4-23液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下15m) 130
圖4-24液化潛能圖(T-Y法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下20m) 131
圖4-25液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下0m) 132
圖4-26液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下1m) 133
圖4-27液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下2m) 134
圖4-28液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下3m) 135
圖4-29液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下4m) 136
圖4-30液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下5m) 137
圖4-31液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下7.5m) 138
圖4-32液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下10m) 139
圖4-33液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下12.5m) 140
圖4-34液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下15m) 141
圖4-35液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.23g,地下水位地表下20m) 142
圖4-36液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下0m) 143
圖4-37液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下1m) 144
圖4-38液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下2m) 145
圖4-39液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下3m) 146
圖4-40液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下4m) 147
圖4-41液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下5m) 148
圖4-42液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下7.5m) 149
圖4-43液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下10m) 150
圖4-44液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下12.5m) 151
圖4-45液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下15m) 152
圖4-46液化潛能圖(Seed法,M=7.5,amax=0.18g,地下水位地表下20m) 153
圖4-47液化潛能圖(NJRA法,第一型地震動,地下水位地表下0m)154
圖4-48液化潛能圖(NJRA法,第一型地震動,地下水位地表下1m)155
圖4-49液化潛能圖(NJRA法,第一型地震動,地下水位地表下2m)156
圖4-50液化潛能圖(NJRA法,第一型地震動,地下水位地表下3m)157
圖4-51液化潛能圖(NJRA法,第一型地震動,地下水位地表下4m)158
圖4-52液化潛能圖(NJRA法,第一型地震動,地下水位地表下5m)159
圖4-53液化潛能圖(NJRA法,第一型地震動,地下水位地表下7.5m)160
圖4-54液化潛能圖(NJRA法,第一型地震動,地下水位地表下10m)161
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