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研究生:陳怡伶
研究生(外文):E-Ling Chen
論文名稱:應用GIS於土壤液化評估可行性之研究
論文名稱(外文):The Feasibility Study of Applying GIS to Evaluating Soil Liquefaction
指導教授:簡連貴簡連貴引用關係
指導教授(外文):Lien-Kwei Chien
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:河海工程學系
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:181
中文關鍵詞:GIS土壤液化評估結構化查詢語言(SQL)
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以往液化評估之簡易經驗分析法中,不論土壤之液化阻抗強度是直接由現地試驗所得,或是取得土樣後於室內試驗後所得者,都是單一點位試驗,況且現地土壤之高度非均質性,由飽和砂土中某一定點之土壤強度所評估之土壤液化潛能,並不表示整個土體皆如此。為避免土壤性質之差異性,故利用地質統計學之技術,以機率模式將評估土壤液化所使用的各種參數之差異性納入考慮,呈現區域面的結果展示。本研究利用GIS之結構化查詢語言,以921大地震實際液化案例,進行參數影響範圍最佳化分析,尋找到各參數影響液化門檻值;根據此門檻值進行評估土壤液化,並直接以GIS圖層套疊展示成果;如此完整的評估系統,有助於本土化土壤液化評估方法之建立。
本研究所分析的資料庫,是以921大地震之實際液化案例資料,其資料數目達298組,且全屬於台灣地區之鑽探資料,根據此資料分析之結果,具有相當良好的區域特性。依據學者研究結果之建議值訂出各參數影響範圍,分階段進行參數最佳化分析,而得各參數影響液化門檻值分別為:D≦16m、Fc<65﹪、0.02mm<D50≦2mm、Dw<7m、Pc<18﹪、SPT-N≦15、PGA>0.1 g;其最大判斷土壤液化正確機率變化為:67.79﹪→87.92﹪→88.93﹪。經由本研究所進行參數影響範圍最佳化分析,其最大判斷土壤液化正確機率可提高約20﹪,表示本研究方法具有相當不錯的評估能力;且分別針對有液化案例(90.23﹪)與無液化案例(87.10﹪)之判斷正確率來看,有液化案例判斷較正確,對於土壤液化評估,有較安全的判斷。
本研究由GIS建立具有大量資料數據之資料庫,再利用結構化查詢語言(SQL)查詢分析,建立土壤液化評估方法,到圖層套疊展示;從查詢、運算、分析、統計、圖層套疊等等功能,整個過程均在地理資訊系統進行,不需由其他軟體進行運算,也不需由其他軟體繪圖,再將結果轉換套入圖層套疊展示。因此,本研究應用GIS進行土壤液化評估,具有相當高的可行性與實用性,且充分發展GIS有關土壤液化相關地理位置展示之特性。
經由台北縣與基隆市之鑽探資料實例應用,本研究土壤液化可能發生之分級圖層展示的結果,與馮宗盛(2002)所繪製的液化潛能圖比較,顯示高液化潛能地區,同樣位於三重市與蘆洲鄉;如此可印證本研究方法,具有相當可信的評估能力。
For avoiding the difference of the soil characteristic, we use the geologic statistic and think about the difference of each parameter while evaluating the soil liquefaction. This research made use of the structured query language of the GIS. For instance, analyzing the optimization incidence of the parameter with the liquefaction data of the Chi-Chi earthquake. It could look for the doorsill values of each parameter affected to liquefy, which could evaluate the soil liquefaction. It could also display the results by stacking up the illustrations of the GIS. This research could conduce to establish the localization method of the soil liquefaction evaluation.
In this study, it referred to the experiential incidence of each parameter, and analyzed the optimization parameter. Finally, it could get the doorsill values of each parameter affected to liquefy: D≦16m, Fc<65﹪, 0.02mm<D50≦2mm, Dw<7m, Pc<18﹪, SPT-N≦15, PGA>0.1 g. The maximum probability to judge the soil liquefaction is: 67.79﹪→87.92﹪→88.93﹪. The accuracy of the probability could raise 20﹪by the optimization parameter in this study.
There are 298 liquefaction data of the Chi-Chi earthquake in this database, and it’s whole about drilling data in Taiwan. According to the analyzed results, It indicated the good regional characteristics and showed that the maximum probability to judge the soil liquefaction is up to 88.93﹪. It meant that this research had very good capacity of the evaluation. Compared the accuracy of the liquefaction case (90.23﹪) with the nonliquefaction case (87.10﹪), the evaluation of judging the soil liquefaction is much security.
Through the applications of Taipei County and Keelung City, compared the illustrated results of the soil liquefaction in this study with the liquefaction potential illustrations by Chung-Seng Fung (2002). The region of the high liquefaction potential located in Shanchueng City and Lujhou Countryside as same as his. It could corroborate that this research have very authentic capacity of the evaluation.
This research established the database with a great deal of the data by GIS, and analyzing by the structured query language (SQL). It could establish the method of the soil liquefaction evaluation and stack up the illustrations. Whole processes were only carried out in the Geographic Information Systems, which were not need other software to calculate, then converted the results to display by stacking up the illustrations of the GIS. Therefore, this study applied the GIS to carry out the evaluation of the soil liquefaction, and had well practicality.
摘 要 I
Abstract III
目 錄 V
表 目 錄 VIII
圖 目 錄 X
第一章 緒 論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 3
1.4 研究內容 6
第二章 文獻回顧 9
2.1 土壤液化之定義與形式 9
2.2 土壤液化潛能評估方法 11
2.2.1 SPT-N法 11
2.2.2 CPT-qc法 13
2.2.3 震測-Vs法 13
2.2.4 總應力分析法 14
2.2.5 有效應力分析法 14
2.2.6 統計參數法 15
2.2.7 評估方法比較 16
2.3 影響土壤液化潛能的因素 20
2.3.1 土壤性質 20
2.3.2 現地狀況 25
2.3.3 地震特性 26
2.3.4 其他 27
2.4 機率模式土壤液化潛能評估法 32
2.5 本研究之定位與特色 34
第三章 地理資訊系統之特性與應用 35
3.1 地理資訊系統介紹 35
3.1.1 地理資訊系統定義與簡史 35
3.1.2 地理資訊系統之功能 38
3.1.3 地理資訊系統的構成要素 39
3.1.4 地理資訊系統的資料模型 41
3.1.5 地理資料的管理系統 42
3.2 結構化查詢語言(SQL)功能 45
3.2.1 基本查詢 45
3.2.2 衍生欄位 48
3.2.3 運算語法及函數 48
3.2.4進階函數應用 51
3.3 國內外GIS研究成果 53
3.3.1 應用GIS之研究 53
3.3.2 土壤液化潛能評估結果以GIS展示 54
3.4 本研究地理資訊系統之應用 56
第四章 研究方法與分析規劃 59
4.1 土壤液化分析之名詞定義 59
4.1.1 影響土壤液化潛能之參數 59
4.1.2 分析過程使用之名詞 60
4.2 921集集大地震液化案例資料蒐集 63
4.2.1 相關921大地震液化研究文獻 63
4.2.2 集集大地震案例資料特性 65
4.3 研究方法 67
4.3.1 相關文獻及地震案例資料蒐集 67
4.3.2 參數影響範圍分析 68
4.3.3 參數權重分析 69
4.4 SQL功能分析 72
4.4.1 資料整理與轉換 72
4.4.2 參數影響範圍分析方法 74
4.4.3 參數權重分析方法 79
第五章 分析結果與討論 83
5.1 參數影響範圍最佳化分析 83
5.1.1 第一階段(學者經驗) 83
5.1.2 第二階段(第一次修正分析) 99
5.1.3 第三階段(第二次修正分析) 115
5.1.4 最佳參數影響範圍 131
5.2 參數權重分析 132
5.2.1 參數權重分析─等權重 132
5.2.2 參數權重分析─改變權重 133
5.2.3 參數權重分析結果 138
5.3 結語 138
第六章 實例應用與方法驗證比較 139
6.1 實例應用 139
6.1.1 台北縣與基隆市鑽孔資料蒐集 139
6.1.2 應用GIS查詢分析及圖層套疊展示 141
6.2 液化評估方法驗證比較 158
6.2.1 五種SPT-N簡易經驗法簡介 158
6.2.2 評估方法比較 160
6.2.3 本研究方法之可行性探討 162
第七章 結論與建議 163
7.1 結論 163
一、921大地震液化案例分析 163
二、土壤液化評估方法 164
三、地理資訊系統 165
7.2 建議 166
參 考 文 獻 167
附錄一 921集集大地震液化案例資料 173
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1. [66]紀雲曜、陳怡睿與上官百龍(2001),「評估地盤液化潛能之新簡易模式」,長榮學報,第四卷,第二期。
2. [64]胡德欽(1984),「台北盆地現場飽和砂性土壤液化潛能分析」,現代營建,第五卷,第六期,第45-56頁。
3. [61]吳偉特、楊騰芳(1987),「細料含量在不同程度影響因素中對台灣地區沉積性砂土液化特性之研究」,土木水利,第十四卷,第三期。
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5. [52]李建中、簡連貴、鄭清江(1991),「含初始剪應力之砂性土壤變形特性之研究」,中國土木水利工程學刊,第三卷,第四期。
6. [69]莊長賢、林三賢(2000),「或然率法評估液化潛能之評價」,地工技術,第82期。
7. [72]陳俶季(1992),「土壤液化潛能之風險評估」,地工技術,第38期第5-16頁。
8. [77]黃俊鴻,陳正興(1998),「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。
9. [78]黃俊鴻、楊志文、譚志豪、陳正興(2000),「集集地震土壤液化之調查與分析」,地工技術,第77期,第51-64頁。
10. [85]鄭文隆(1981),「淺談地震作用下基礎土壤液化及液化潛能評估法」,現代營建,第二卷,第一期。
11. [86]賴聖耀、李豐博、謝明志、林炳森(1989),「機率論與決定論評估台中港區砂土層液化潛能之比較研究」,工程,第62卷第1期,第49-68頁。
12. [87]簡連貴、賴聖耀、林敏清(1999)「921集集大地震對台中港區港灣設施災損調查與評估」,土木水利季刊第二十六卷,第三期,第82-95頁。
13. [90]鍾毓東、謝百鍾(1986),「簡易土壤液化分析法」,結構工程,第一卷,第三期,第37-47 頁。
14. [17]林文雄(民八七),「經營績效平衡表」,管理會計,第四十五期,頁1-12。
15. [21]吳安妮(民九一),「淺談平衡計分卡成功實施之精概念」,會計研究月刊,第198期,頁26-32。
 
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