臺灣博碩士論文加值系統

　　本文利用細砂質土壤( d50 = 0.078mm )，降低試驗水深至35cm和25cm進行造波試驗，以探討水深降低時海床反映和懸浮漂砂濃度剖面。試驗時於近底床上方等間距架設 5 支光學式濃度計，並於其下海床內部定位置處架設 5 支孔隙水壓計，同時量測懸浮漂砂濃度及孔隙水壓。孔隙水壓量測結果顯示，本細砂質土壤在降低試驗水深之規則波與規則波群作用下有部分起始液化，部分起始、部分連續液化，連續液化及非液化四種反應。起始液化反應之淺層與部分起始、部分連續液化之深層有共振放大現象產生。一般而言，波浪尖銳渡比淺水參數對海床液化還要具有代表性，第一次發生液化反應之試次其波浪尖銳度也會跟著降低。海床液化時，隨著起始液化深度的增加，海床上方濃度值有明顯上生現象，且當液化深度開始降低，濃度值亦隨之降低。波群發生部分碎波時，底床顆粒懸浮現象較激烈，連續液化反應可量到高濃度值。懸浮漂砂濃度剖面於液化階段以指數和對數分佈來描述能得最合適的趨勢線。

　　In this thesis a sandy soil with d50 of 0.078mm was adopted in laboratory flume tests for investigating soil fluidization responses and overall suspended sediment concentration profiles in shallower depths. Both monochromatic wave and regular wave group conditions were generated and the resulting depth profiles of sediment concentration with 5 optical probes above and pore pressures with 5 transducers inside the bed were studied. Comparisons with previous experimental studies clearly show that under monochromatic waves and regular wave groups the present sandy seabed displayed typical fluidized responses termed as partially-initially fluidized, partially initially/continuously fluidized and continuously fluidized as defined in previous studies, respectively. Even in partial soil fluidization there were resonant pressure amplitude amplification and rapid mean pore pressure build-up, particularly in upper soil layer. In wave-group tests, step build-ups of the pore pressure typically illustrate that further fluidization usually occurred after the large wave actions in each group. It is found that soils with lower permeability and under steeper waves are more likely to be fluidized in the first run. In general, the depth profiles of suspended sediment concentration near above the fluidized beds approximate either a logarithmic law or an exponential law under the generated wave conditions.

目錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
符號說明 XII

第一章　緒論 1
　　1-1 研究動機 1
　　1-2 研究目的與方法 3
　　1-3 本研究組織 4

第二章　相關背景 7
　　2-1 海床反應特性 7
　　2-2 液化反應 7
　　2-3 規則波引致細顆粒海床液化反應 9
　　2-4 現場實測懸浮漂砂濃度時間反應特性與濃度垂直分佈 12
　　2-5 規則波引致懸浮漂砂濃度試驗 13
　　2-6 波群概述 17
　　2-7 波群引致之海床反應與懸浮漂砂 (簡, 2001 ) 20

第三章　試驗設備與步驟 25
　　3-1 試驗佈置與設備 25
　　3-2 試驗步驟 27
　　3-3 儀器率定 27
　　3-4 試驗條件 33
　　3-5 資料分析流程 40
　　　　3-5-1 資料處理技術 40
　　　　3-5-2 海床孔彈性判定 40

第四章　試驗結果 42
　　4-1 孔隙水壓變化 49
　　　　4-1-1 規則波 49
　　　　4-1-2 規則波群 56
　　　　4-1-3 波群部分碎波 63
　　4-2 懸浮漂砂濃度 68
　　　　4-2-1 規則波 68
　　　　4-2-2 規則波群 74
　　　　4-2-3 波群部分碎波 81
　　4-3 孔隙水壓與漂砂濃度關係 82

第五章　討論 90
　　5-1 波浪條件與試驗水深對海床反應之探討 90
　　　　5-1-1 波浪尖銳度 90
　　　　5-1-2 波浪淺化之影響 91
　　5-2 土壤物性 96
　　5-3 由孔隙水壓抬升和波浪條件探討海床液化 97
　　　　5-3-1 兩階段壓力抬升 98
　　　　5-3-2 多階段壓力抬升 102
　　5-4 懸浮漂砂濃度 105
　　　　5-4-1 規則波、規則波群與波群部分碎波液化反應漂砂濃度的異同 105
　　　　5-4-2 懸浮漂砂深度剖面 107

第六章　結論與建議 116
　　6-1 結論 116
　　6-1 建議 117
參考文獻 118
附錄A 試驗儀器照片 122



圖目錄
圖2.1 液化機制示意圖 (a) 非液化土壤結構 (b) 液化土壤結構 ( Huang, 1996 ) 8
圖2.2 海床反應類型 (a) Tzang (1992) 沈泥質土壤 (d = -20 cm) (b) 蘇 (1999) 細砂質土壤 (d = -30 cm) 10
圖2.3 細砂質海床反應類型 (d = -45 cm) 與漂砂濃度歷時圖 (d = 1 cm) (a) 彭 (2000) (b) 簡 (2001) 11
圖2.4 Hay 與 Bowen (1994) 在加拿大現場量測所得儀器光學強度與波浪資料 14
圖2.5 Smith 與 Mocke (1994) 在南非現場量測懸浮漂砂濃度與波群特性反應 14
圖2.6 林等人 (1998) 分析台中港外海所得波高與懸浮質濃度變化圖 15
圖2.7 Vincent (1999) 試驗，水平流速與懸浮顆粒分佈圖 16
圖2.8 Dohmmen-Janssen (1999) 射流層近底床流速和懸浮漂砂濃度圖 16
圖2.9 簡 (2000) 懸浮漂砂濃度垂直分怖回歸曲線 (簡諧波) ( Z0 = 1cm ) 18
圖2.10 波群示意圖 19
圖2.11 簡 (2001) 線性波群作用下海床反應類型 (d = -45 cm)及濃度歷時圖 (d =1cm) 22
圖3.2 儀器配置之細部放大圖 ( 單位：cm ) 29
圖3.3 (1) 懸浮漂砂濃度計架設示意圖 (a) 整體架設圖 29
圖3.3 (2) 懸浮漂砂濃度計架設示意圖 (b) 平面圖 (c) 俯視圖 30
圖3.4 試驗流程圖 31
圖3.5 混和前之土壤、混入之新砂與混和後土壤之粒徑分佈圖 38
圖3.6 簡 (2001) 與本研究造波時輸出訊號比較圖 39
圖3.7 B-11試次孔隙水壓振幅深度變化試驗值與理論值比較結果 41
圖4.1 規則波作用下部分起始液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 50
圖4.2 規則波作用下部分起始、部分連續液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表量測結果 52
圖4.3 規則波作用下部分連續液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 54
圖4.4 規則波作用下非液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 55
圖4.5 波群作用下部分起始液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 57
圖4.6 波群作用下部分起始、部分連續液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 58
圖4.9 波群部分碎波波高局部放大圖 60
圖4.7 波群作用下連續液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 61
圖4.8 波群作用下非液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 62
圖4.10 波群部分碎波部分起始液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 64
圖4.11 波群部分碎波部分起始、部分連續液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 65
圖4.12 波群部分碎波連續液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 66
圖4.13 波群碎波作用下非液化反應孔隙水壓歷時深度分佈代表性量測結果 67
圖4.14 (a) 部分起始液化反應 ( B-1 試次) (b) 部分起始液、部分連續液化反應( B-2 試次) 之濃度歷時圖 71
圖4.15 (a) 連續液化反應 ( B-3 試次) (b) 連續液反應 ( B-4 試次) 之濃度歷時圖 72
圖4.16 (a) 連續液化反應 ( B-5 試次) (b) 非液化反應 ( B-11 試次) 之濃度歷時圖 73
圖4.17 (a) 部分起始液化反應 ( H-5 試次) (b) 部分起始、部分連續液化反應 ( H-6 試次) 之濃度歷時圖 75
圖4.18 (a) 連續液化反應 ( H-7 試次) (b)連續液化反應 ( H-8 試次) 之濃度歷時圖 76
圖4.19 (a) 非液化反應 ( H-9 試次) (b) 非液化反應 ( H-10 試次) 之濃度歷時圖 77
圖4.20 (a) 起始液化反應 ( I-3 試次) (b) 部分起始、部分連續液化反應 ( I-4 試次)之濃度歷時圖 78
圖4.21 (a) 部分起始、部分連續液化反應( I-5 試次) (b) 連續液化反應 ( I-6 試次) 之濃度歷時圖 79
圖4.22 (a) 連續液化反應液化反應 ( I-12 試次) (b) 非液化反應 (I-13 試次) 之濃度歷時圖 80
圖4.23 (a) 部分起始液化反應 ( G-1 試次) (b) 部分起始、部分連續液化反應 ( G-2 試次) 之濃度歷時圖 85
圖4.24 (a) 連續液化反應 ( G-3 試次) (b) 連續液化反應 ( G-4 試次)之濃度歷時圖 86
圖4.25 (a) 連續液化反應 ( G-5 試次) (b)連續液化反應 ( G-6 試次) 之濃度歷時圖 87
圖4.26 (a) 連續液化反應 ( G-7 試次) (b) 非液化反應 ( G-8 試次) 之濃度歷時圖 88
圖4.27 B回合之孔隙水壓 ( d = -30cm ) 及濃度歷時圖 ( d = 1cm ) 89
圖5.1 簡 (2001) 起始液化反應各深度孔隙水壓歷時分佈 99
圖5.2 本研究部分起始、部分連續液化反應各深度孔隙水壓歷時分佈 100
圖5.3 部分起始液化與部分起始、部分連續液化反應之各深度平均孔隙水壓與E(t)圖 103
圖5.4 海床上方1cm處濃度歷時圖 (a) B回合 (b) G回合 110
圖5.5 海床上方1cm處濃度歷時圖 (a) H回合 (b) I回合 111
圖5.6 (a) 部分起始液化 ( B-1 試次 ) (b) 部分起始、部分連續液化 ( B-2 試次 ) 反應之懸浮漂砂濃度垂直分佈回歸曲線 (規則波) ( Z0 = 1cm ) 112
圖5.7 (a) 部分起始液化 ( H-5 試次 ) 與 (b) 部分起始、部分連續液化 ( H-6 試次 ) 反應之懸浮漂砂濃度垂直分佈回歸曲線 (規則波群) ( Z0 = 1cm ) 113
圖5.8 部分起始、部分連續液化 (a) ( I-4 試次 ) (b) ( I-5 試次 )反應之懸浮漂砂濃度垂直分佈回歸曲線 (規則波群) ( Z0 = 1cm ) 114
圖5.9 (a) 部分起始液化( G-1 試次 )與(b)部分起始、部分連續液化( G-2 試次 ) 反應之懸浮漂砂濃度垂直分佈回歸曲線 (波群部分碎波)(Z0 = 1cm ) 115
圖A-1 波高計及其增幅器示意圖 122
圖A-2 孔隙水壓計及其增幅器示意圖 122

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