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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:溫惠鈺
研究生(外文):Hui-Yu Wen
論文名稱:地理資訊系統應用於員林地區液化災損及復舊調查之研究
論文名稱(外文):The Application of GIS in Liquefaction Analysis and Remediation in Yuan-Lin
指導教授:李崇正李崇正引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:土木工程研究所
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:液化分析復舊調查地理資訊系統
外文關鍵詞:Geographic Information SystemRemediationLiquefaction Analysis
相關次數:
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集集地震過後,已有許多學術界或工程界的專家學者針對員林地區的土壤液化現象作了相關的調查、研究及分析工作。不過多為利用目前土木工程界所熟悉的簡易土壤液化潛能評估法、土壤液化潛能指數分析法及簡易震陷量評估法,來對員林地區的土壤特性作相關研究,而還沒有一個對當地地震災後復舊情況的完整調查。故本研究即欲對員林地區震災後的復舊狀況建立一完整的災後復舊調查,以應用於未來的液化災損評估上。
本研究首先對員林地區進行簡易之液化潛能評估,包括了液化潛能指數及震陷量之分區,再以問卷進行現地訪談的方式,瞭解員林地區之災害復舊狀況,並利用地理資訊系統的科技來展現員林地區所有災損點調查結果及液化分析結果。
土壤液化分析結果顯示,員林地區的東區及南區屬於液化潛能較高的區域;而除了應用工程界最常應用的Iwasaki液化潛能指數來評斷液化潛能之外,另外還需考量液化層與非液化覆土層厚度的關係,這樣在設計上才較能符合現場狀況,較不容易產生高估或是過於保守的情形。復舊調查結果顯示,重量越重的建物,在遭受到液化災害時所產生的沉陷量也會越大,建物損害的狀況則受基礎型式影響。在復舊工作的花費上,若復舊方式僅修整地坪,花費最多不超過50萬,若進行建物扶正或補強,花費多大於50萬,且視工法的不同而有所所不同。
After the Chi-Chi earthquake, the extent of liquefied area and the associated damages in Yuan-Lin have been investigated and analyzed by many local experts. Most of them adopted the different simplified method of soil liquefaction assessments (i.e., SPT-N values or CPT-qc values) to evaluate the liquefaction potential, however, a complete investigation on the remediation of damaged buildings in Yuan-Lin was still scarce. In this study, A comparison of the results from the liquefaction analysis and the survey of the remediation of damaged buildings caused by liquefaction in Yuan-Lin were performed.
The contours of liquefaction potential index and the post-earthquake settlements in Yuan-Lin were established, and then using both field reconnaissance and a questionnaire survey the local resident on the state of related remediation of damaged buildings in Yuan-Lin. Finally a Geographic Information System is adopted to display the results of the liquefaction analysis and the remediation states.
The analytical results show that eastern and southern parts of Yuan-Lin have the higher liquefaction potential. The relationship of the thickness of unliquefable surface layer and the thickness of liquefiable layer should be considered. The heavier the building is the more subsidence will occur. The survey shows that the expenses are less five hundred thousand dollars if the remediation works are limited to re-finishing the first floor slab.
目錄
內 容頁次
中文摘要Ⅰ
英文摘要Ⅱ
致 謝Ⅲ
目錄Ⅳ
表目錄Ⅶ
圖目錄Ⅷ
第一章 緒論1
1.1 前言1
1.2 研究動機與目的1
1.3 研究內容2
第二章 文獻回顧3
2.1 土壤液化分析法3
2.1.1 SPT-N液化潛能評估法3
2.1.2 CPT-qc液化潛能評估法9
2.1.3 簡易液化危害分析13
2.1.4 震後砂土層體積應變量與震陷量之計算14
2.1.5 員林地區土壤液化研究現況16
2.2 地理資訊系統簡介18
2.2.1 地理資訊系統的發展歷史19
2.2.2 地理資訊系統的資料結構19
第三章 研究方法21
3.1 員林地區土壤液化分析及復舊調查21
3.1.1地理及地質概述21
3.1.2 液化分析22
3.1.3 鑽孔資料來源及資料庫建置22
3.1.4 復舊調查資料收集23
3.2 地理資訊系統的應用24
3.2.1 資料蒐集24
3.2.2 ArcView的應用25
3.3 液化分析結果與ArcView的結合26
第四章 員林地區液化災損分析及復舊調查結果28
4.1 液化災損分析結果28
4.1.1 土壤液化分析結果28
4.1.2 液化層與非液化覆土層厚度對液化災損之影響30
4.1.3 土壤剖面分布對以液化分析的影響33
4.1.4 液化災損分析及訪談所得液化災損結果之比較34
4.1.5 震陷量之比較34
4.2 復舊調查結果35
4.2.1 建物資料與沉陷量之關係35
4.2.2 基礎型式與修復型態之關係36
4.2.3 復舊花費調查37
第五章 結論與建議39
5.1 結論39
5.2 建議41
參考文獻42
表目錄
表 別說 明頁次
表2-1 Ic值與土壤種類之關係表44
表2-2 不同地震規模對砂土層反覆剪應力比之影響修正44
表2-3 不同地震規模對乾砂體積應變之影響修正45
表2-4 向量式資料及網格式資料優缺點比較表45
表3-1 鑽孔資料來源統計表46
表3-2 「第一層表單檔」建檔格式範例46
表3-3 第二層表單之「土壤剖面檔」建檔格式範例46
表3-4 第二層表單之「基本物性檔」建檔格式範例47
表3-5 地震災害調查問卷48
表3-6 員林地區液化災害調查表49
表4-1 有液化表徵孔位之土層特性表(以SPT資料判斷)50
表4-2 無液化表徵孔位之土層特性表(以SPT資料判斷)51
表4-3 有液化表徵孔位之土層特性表(以CPT資料判斷)52
表4-4 無液化表徵孔位之土層特性表(以CPT法資料判斷)53
表4-5 呂宋島地震損害建物之基本資料54
圖目錄
圖 別說 明頁次
圖2-1 NCEER工作小組對Seed簡易法之液化強度曲線所作的修正55
圖2-2 多位學者所建議之地震規模修正因子MSF之比較56
圖2-3 新日本道路協會簡易經驗法液化分析流程57
圖2-4 T-Y簡易經驗法液化分析流程58
圖2-5 CPT正規化後之土壤分類圖59
圖2-6 IC與KC之關係圖60
圖2-7 Robertson et al.(1998)之液化分析流程61
圖2-8 CPT土壤分類圖62
圖2-9 液化土層與非液化土層厚度之定義63
圖2-10 判斷液化是否導致地表破壞之經驗圖63
圖2-11a Tokimatsu簡易砂土層震陷評估流程圖(飽和砂土層適用)64
圖2-11b Tokimatsu簡易砂土層震陷評估流程圖(乾燥砂土層適用)65
圖2-12 飽和潔淨砂土液化後體積應變與反覆剪應力比、(N1)60之關係66
圖2-13 尚未完全液化之飽和潔淨砂土體積應變與正規化應力比之關係67
圖2-14 有效剪應變經驗曲線68
圖2-15 乾砂體積應變、反覆剪應變與修正後的SPT-N值關係圖69
圖2-16 飽和潔淨砂土液化後體積應變與抗液化安全係數、SPT-N之關係70
圖2-17 Ishihara飽和潔淨砂土層簡易震陷評估流程圖71
圖2-18 員林鎮土壤液化現狀勘查地點72
圖2-19 員林地區集集大地震液化潛能指數等值線分佈綜合圖73
圖2-20 以單評估疊加法所得之員林地區液化潛能圖74
圖2-21 網格式資料格式與向量是資料格式比較圖75
圖2-22 屬性資料之結構圖75
圖2-23 空間資料與屬性資料之連結76
圖3-1 員林鎮行政區域圖77
圖3-2 員林地區附近斷層及災害地震震央分佈78
圖3-3 液化潛能分析系統_資訊控制面版79
圖3-4 CPT液化分析面版79
圖3-5 ArcView應用視窗圖80
圖3-6 SPT及CPT鑽孔分佈圖81
圖3-7 訪問點分佈圖81
圖3-8 SPT鑽孔查詢圖82
圖3-9 CPT查詢圖82
圖3-10 訪問點查詢圖83
圖4-1 JRA液化潛能指數等值平面圖84
圖4-2 JRA震陷量等值平面圖84
圖4-3 NJRA液化潛能指數等值平面圖85
圖4-4 NJRA震陷量等值平面圖85
圖4-5 T-Y液化潛能指數等值平面圖86
圖4-6 T-Y震陷量等值平面圖86
圖4-7 Seed液化潛能指數等值平面圖87
圖4-8 Seed震陷量等值平面圖87
圖4-9 R&W液化潛能指數等值平面圖88
圖4-10 R&W震陷量等值平面圖88
圖4-11 Olsen液化潛能指數等值平面圖89
圖4-12 Olsen震陷量等值平面圖89
圖4-13 液化層與非液化覆土層厚度之關係90
圖4-14 三和里無液化表徵孔位之土壤剖面圖90
圖4-15 崙雅里有液化表徵之土壤剖面圖及建物災損狀況91
圖4-16 惠來里有液化表徵之土壤剖面圖及建物災損狀況92
圖4-17 民生里有液化表徵之土壤剖面圖及建物災損狀況93
圖4-18 浮圳里有液化表徵之土壤剖面圖及建物災損狀況94
圖4-19 正規化後的液化層與非液化覆土層厚度之關係圖95
圖4-20 現地訪談與工程計算所得震陷量之比較圖96
圖4-21 問卷調查結果比例圖97
圖4-22 復舊型態比例圖97
圖4-24 建物型式比例圖98
圖4-25 樓層數比例圖99
圖4-26 不同樓層數之沉陷量與案例個數關係圖101
圖4-27 樓層數與平均沉陷量之關係圖102
圖4-28 建坪數與沉陷量之關係圖103
圖4-29 建物型式與沉陷量之關係圖103
圖4-30 修復型態比例圖104
圖4-31 不同復舊方法之樓層數與修復價錢之關係圖106
圖4-32 復舊方式與復舊價錢之關係圖107
參考文獻1.Youd, T. L., and Idriss, I. M., “Liquefaction resistance of soils: Summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on evaluation of liquefaction resistance of soils,” ASCE, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vo l. 127, No. 4, pp. 297-313(2001).2.Ishihara, K ., Manual for Zonation on Seismic Geotechnical Hazards, The Japanese Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Tokyo (1993).3.Robertson, P. K., and Wrid, C. E., “Evaluating cyclic liquefaction potential using the cone penetration test,” Canadian Geotechnical Journal, Vol.35, pp. 442-459 (1998).4.Olsen, R. S., “Cyclic liquefation based on the cone penetrometer test,” Proceedings of the NCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soil, pp.225-276 (1998).5.Seed, H. B., and Tokimatsu, K., “Evaluation of settlements in sands due to earthquake shaking,” ASCE, Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 113, No. 8, pp. 861-878 (1987).6.Ishihara, K., and Yoshimine, M., “Evaluation of settlements in sand deposites following liquefaction during earthquake,” Soils and Foundations, Vol. 32, No. 1, pp. 173-188 (1992).7.Acacio, A. A., Kobayashi, Y., Towhata, I., Bautista, R. T., and Ishihara, K., “Subsidence of building foundation resting liquefied subsoil:case studies and assessment,” Soils and Foundations, Vol. 41, No. 6, pp. 111-128 (2001).8.黃俊鴻、陳正興,「土壤液化評估規範之回顧與前瞻」,地工技術,第70期,第23-44頁(1998)。9.李崇正、熊大綱,「台北盆地土壤液化潛能圖之製作研究(Ⅰ)」,國家地震工程研究中心專題研究計畫成果報告(1999)。10.李崇正、熊大綱,「台北盆地土壤液化潛能圖之製作研究(Ⅱ)」,國家地震工程研究中心專題研究計畫成果報告(2001)。11.蘇宏修,「CPT於土壤分類與液化潛能評估之應用」,碩士論文,國立成功大學土木工程學系,台南(1999)。12.亞新工程顧問公司,「土壤液化評估與處理對策研擬第一期計畫(彰化縣員林鎮、大村鄉及社頭鄉)期初報告」共三冊,台北(1999)。13.蘇鼎鈞、姜凱文、林向榮、王復國、段紹緯,「員林鎮土壤液化現狀調查成果及初步研判」,地工技術,第77期,第29-38頁(2000)。14.蘇鼎鈞、王劍虹,「員林地區集集大地震土壤液化評估案例探討」,地工技術,第81期,第57-68頁(2000)。15.陳俶季、李慶胤、蔡瑞興,「921集集大地震員林地區液化潛能評估之研究」,國家地震工程研究中心液化潛能評估方法及潛能圖之製作研討會論文集,台北,第L1-L10頁(2002)。16.紀雲曜、李雅芬、歐麗婷、陳怡睿,「員林地區液化潛能分區劃設方法之研究」,國家地震工程研究中心液化潛能評估方法及潛能圖之製作研討會論文集,台北,第M1-M10頁(2002)。17.中央氣象局資訊服務網,http://www.cwb.gov.tw。18.熊大綱,「地理資訊系統在台北盆地液化潛能分析的應用」,碩士論文,國立中央大學土木研究所,中壢(1997)。19.施保旭,地理資訊系統,儒林圖書公司,台北(1997)。20.周天穎、周學政,ArcView透視3.X,松崗電腦圖書資料股份有限公司,台北(1997)。
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