臺灣博碩士論文加值系統

台灣高速鐵路 (以下簡稱高鐵) 由於具有較高的行車速率及安全需求，因此對於地盤下陷問題之敏感度比一般鐵路和公路之要求更高。高鐵行經雲林地區位於濁水溪沖積扇之南部，由於其土質疏鬆且壓縮性大，極易受環境或人為擾動而產生地盤下陷。而近年來現地監測資料顯示本區下陷問題十分嚴重，其影響因子有地下水位變化、土層因素及地表荷重等，而其間實際之相關性仍猶待進一步釐清。
本論文主旨在於探討高鐵雲林土庫段地盤下陷之機制，收集經濟部水利署與工業技術研究院及台灣高鐵公司之歷年監測數據，包含地層下陷監測井資料、地表下陷監測水準點資料、地下水水位變化資料、台灣高速鐵路施工期間地表與敦柱沉陷與地下水變化資料。除使用一般傳統的統計比較技術外，另採用技術分析之狀況判斷與分析診斷方法，進行交叉比較，以了解該處地盤下陷與影響因子間之相關性。
分析結果顯示：雲林地區高鐵沿線附近，地盤下陷最嚴重區域集中於土庫、虎尾、元長一帶，平均年下陷速率約為6cm/yr；地下水位下降最嚴重區集中於虎尾、土庫，平均年下降速率約為25cm/yr，與地區深水井分佈有關，而虎尾鎮水準點高程及地下水位歷時變化之相似趨勢說明兩者之高相關性；土庫、虎尾、元長三處沉陷監測井資料，指出地表下陷主要分佈於地下70至300公尺之土層。研究成果將可提供相關單位採取必要因應措施之參考依據。

Taiwan High Speed Railroad (THSR) is more vulnerable to ground subsidence than common railroads and highways, because of its great demand in safety and high cruising speed. THSR travels through the Yunlin County, which overlies the southern part of Draw-Shua River alluvium fan (DSAF). This area possesses high potential of ground subsidence subjected to environmental disturbance because of its substantial compressibility. Recent measurements depicted the severity of subsidence problems in the site, and possible influential factors are composed of groundwater drawdown, soil property, and surface loading, the relationships among which require further investigation.
The objective of this thesis is intended to study the mechanism of ground subsidence of THSR over the Tu-Ku section. Various historical monitoring data of BM elevations, groundwater elevations, and soil properties in the local areas from different sources were collected and complied. In addition to common statistical methods, the technical analysis and diagnosis technology were adopted to perform the corresponding cross-comparison study, in order to clarify the relativeness among ground subsidence and influential factors.
Analysis results indicate that: a) serious subsidence areas along the THSR over Yunlin are distributed in the regions of Tu-Ku, Hu-Wue and Yuan-Chan, with average annual subsidence rate of 6cm/yr; b) substantial groundwater drawdown areas are located in Hu-Wue and Tu-Ku, with average annual drawdown rate of 25cm/yr, which is related to local spatial distribution of deep wells, and the same pattern of time variations in BM and groundwater elevations in Hu-Wue illustrates their high correlation; major portion of surface subsidence is contributed by the compression of soil layers in depth between 70 and 300m, evidenced by the three settlement monitoring wells in Tu-Ku, Hu-Wue and Yuan-Chan. In order to enhance the applicability of current research accomplishment, more complete in-situ instrumentation data are required.

中文摘要------------------------------------------------------------------------------------------- i
英文摘要------------------------------------------------------------------------------------------- iii
誌謝------------------------------------------------------------------------------------------------- v
目錄------------------------------------------------------------------------------------------------- vi
表目錄---------------------------------------------------------------------------------------------- ix
圖目錄---------------------------------------------------------------------------------------------- x
第一章 緒 論------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1 前言--------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.2 研究動機與目的------------------------------------------------------------------------ 2
1.3 研究方法與範疇------------------------------------------------------------------------ 3
1.4 論文內容架構--------------------------------------------------------------------------- 5
第二章 文獻回顧---------------------------------------------------------------------------- 6
2.1 地盤下陷的定義與原因探討--------------------------------------------------------- 6
2.2 造成地盤下陷的影響因子------------------------------------------------------------ 8
2.3 研究區域已有之研究與調查成果-------------------------------------------------- 10
第三章 研究地區概況--------------------------------------------------------------------- 16
3.1 研究地區地理位置-------------------------------------------------------------------- 16
3.2 地形與地質構造----------------------------------------------------------------------- 18
3.3 地面水文狀況-------------------------------------------------------------------------- 23
3.4 地下水位狀況-------------------------------------------------------------------------- 24
3.5 地盤下陷狀況---------------------------------------------------------------------------24 3.6 高鐵工程概況-------------------------------------------------------------------------- 26
第四章 研究方法--------------------------------------------------------------------------- 30
4.1 地面下陷水準點監測資料收集與分析-------------------------------------------- 30
4.2 地層下陷監測井資料收集與分析-------------------------------------------------- 32
4.3 地下水水位變化監測資料收集與分析-------------------------------------------- 33
4.4 高鐵C270標跨越78號東西向道路地區沉陷---------------------------------- 38
4.5 工程應用技術分析之狀況判斷與分析診斷-------------------------------------- 41
第五章 地盤下陷之趨勢探討------------------------------------------------------------ 46
5.1 高鐵施工期間沿線水準測量之技術分析----------------------------------------- 46
5.2 高鐵施工期間沿線60公尺深基樁沉陷監測技術分析結果------------------- 46
5.3 高鐵沿線地面沉陷變化概況-------------------------------------------------------- 50
5.4 高鐵沿線地盤下陷監測水準點變化機制探討----------------------------------- 51
5.5 高鐵施工期間沿線橋樑墩柱與橋面沉陷監測技術分析結果----------------- 65
5.6 地盤下陷之趨勢探討小結----------------------------------------------------------- 65
第六章 地下水水位下降變化之機制探討--------------------------------------------- 67
6.1 高鐵施工期間沿線地下水水位監測技術分析結果------------------------------ 68
6.2 高鐵沿線地下水水位井之分佈------------------------------------------------------ 71
6.3 高鐵沿線地下水水位變化機制探討------------------------------------------------ 74
6.4 虎尾國小水準點與地下水監測井關連性與推估未來五年之變化機制------ 84
6.5 地下水水位下降變化機制探討小結------------------------------------------------ 85
第七章 地質結構土層變化機制探討--------------------------------------------------- 89
7.1 高鐵沿線地層下陷監測井下陷變化概況---------------------------------------- 90
7.2 高鐵沿線地質結構土層變化機制探討------------------------------------------- 99
7.3 高鐵橋樑跨越78號東西向道路地區沉陷監測技術分析結果-------------- 117
7.4 地質結構土層變化機制探討小結------------------------------------------------ 119
第八章 結論與建議----------------------------------------------------------------------- 120

8.1 結論------------------------------------------------------------------------------------- 120
8.2 建議------------------------------------------------------------------------------------- 121
參考文獻----------------------------------------------------------------------------------------- 124
附錄一 高鐵沿線地下水水位監測井分層水位下降五年推估結果----------------- 126
附錄二 高鐵沿線控制點沉陷技術分析狀況判斷與分析診斷結果摘要報告-----134
附錄三 高鐵高架橋墩柱沉陷技術分析狀況判斷與分析診斷結果摘要報告-----135
附錄四 高鐵224K附近經濟部水利署水位監測井(芳草1999~2003)水位變化--136

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