(100.26.179.251) 您好!臺灣時間:2021/04/21 21:53
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:楊嘉瑜
研究生(外文):Chia-yu Yang
論文名稱:部分飽和砂土受剪波動及剪力強度特性
指導教授:張惠文張惠文引用關係
指導教授(外文):Huei-wen Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:土木工程學系
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:155
中文關鍵詞:音波加速度顯著頻率濾波剪力強度
外文關鍵詞:sound waveaccelerationapparent frequencyfilteringshear strength
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:139
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:9
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究採用改良式直剪儀,進行砂土材料之剪動實驗,在氣乾狀態進行不同正向應力之剪動,以及部分飽和狀態下進行不同正向應力之剪動,量測破壞時之音波與振波訊號。利用頻譜比對法,比對後得到峴港砂音波之顯著頻率為10~16Hz,而西螺砂之顯著頻率為8~14Hz與22~26Hz。亦經比對得知兩種砂之加速度顯著頻率是在14~16Hz,兩者所分析出的顯著頻率皆屬低頻範圍。而後為了將機械儀器或環境等造成之頻率濾除,也避免將試驗之重要數據濾除,因此實驗後之音波數據,保留30Hz以下之數值外,其他數值則予以濾除,並利用濾波後之音波與加速度訊號,分析砂土受剪時之力學特性。
峴港砂之破壞屬於顆粒間之摩擦破壞,而西螺砂則屬於顆粒破裂或顆粒間之摩擦破壞,故破壞產生之聲音比西螺砂來得小。飽和度並不會影響顯著頻率,但會影響音壓、加速度及破壞剪應力之大小,飽和度增加使得砂土顆粒與顆粒之間越濕潤,讓砂土之抗剪強度降低。
根據氣乾峴港砂及西螺砂受剪時之降伏剪應力與正向應力關係圖,得知降伏值分別約為破壞剪應力之76%與73%。同理可知部分飽和峴港砂與西螺砂,其降伏值分別約為破壞剪應力之82%與78%。經由上述之結果,得知可利用儀器測得之加速度訊號與其對應之剪應力來瞭解降伏之徵兆,藉此來輔助判斷其是否有破壞之可能,並可做為往後預警之參考依據。
This research performed a series of direct shear tests of sand material under various conditions of normal stress and degree of saturation to study the properties of shear strength, sound waves and vibration waves. A spectrum comparison method of waves is used in this paper to distinguish and to filter the sound waves and vibration waves generated in the process of shearing. According to the results of experiments, the apparent frequency of Danang sand is 10-16Hz and the values of Shiluo sand is 8-14Hz and 22-26Hz. As to the spectrum of acceleration of vibration waves, similar apparent frequency was found in the area of 14-16Hz. This showed that there exists a close relationship between sound waves and vibration waves, and both of their apparent frequencies were found in the low area of frequency. In order to filter the noise caused by the machine and the surrounding environment and to avoid the important data to be filtered, so the sound waves and the acceleration of vibration waves larger than 30Hz were filtered to examine the shear strength properties of sand in this study.
The failure of Danang sand is caused by the failure of friction, but the failure of Shiluo sand is due to the fraction of sand particles and the failure of friction between particles. Therefore, the sound of Danang sand is smaller than Shiluo sand. The degree of saturation would not affect the apparent frequency, but it would influence the values of sound pressure, acceleration of vibration and shear stresses at failure.
According to the relationships between shear stress and normal stress at yielding or failure, it is recognized that the yielding stresses of both air dried Danang sand and air dried Shiluo sand is about 73% to 76% of failure shear stresses. Furthermore, the values of partially saturated sands located between 78% and 82% with the same method. By combining the sound and acceleration signals, the yielding and failure of sand can be distinguished. The kind of judgment can be used to offer an early warning to prevent slope slide disaster.
摘要 I
Abstract II
表目錄 VII
照片目錄 VIII
圖目錄 X
符號說明 XVII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法 1
1.3 論文內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 音波及振波特性 3
2.1.1 音波基本原理 3
2.1.2 空氣中音波衰減之特性 4
2.1.3 音射現象 5
2.2 音波訊號分析 6
2.2.1 音波基本參數 6
2.2.2 時間域分析 8
2.2.3 频率域分析 9
2.2.4 背景噪音之濾除 9
2.3 乾燥砂土中音波及振波之傳遞特性 11
2.4 大地材料之音波與振波之特性 11
2.5 礫石受剪時之音波與振波之特性 12
2.6 土壤中音波之研究 12
2.7 土石流地聲特性之研究 13
2.8 混凝土塊受壓之音波研究 15
2.9 振動加速度之研究 15
第三章 試驗土樣、試驗儀器與試驗方法 35
3.1 試驗試體製作 35
3.2 試驗材料之基本物理性質 36
3.3 試驗儀器與相關設備 36
3.3.1 波傳量測系統 36
3.3.2 改良式直接剪力試驗儀 39
3.3.3 量測系統設備 41
3.4試驗儀器與相關設備 42
3.4.1 氣乾砂土試驗步驟 43
3.4.2 部分飽和砂土試驗步驟 44
3.5 波傳訊號之處理 45
第四章 試驗結果與分析 62
4.1 砂土剪力強度特性 62
4.1.1 氣乾砂土之剪力強度特性 62
4.1.2 部分飽和砂土之剪力強度特性 63
4.2 波傳訊號之濾波處理 64
4.3 砂土音波特性比較 67
4.4 砂土之剪動變形及其濾波後特性 68
4.5 防災應用 71
第五章 結論與建議 126
5.1 結論 126
5.2 建議 128
參考文獻 129

1.加藤涉,土質試驗法,土質工學會,第446-447頁,日本 (1979)。
2.行政院環保署,噪音原理防制材料簡介手冊 (2010)。
3.行政院農業委員會水土保持局,「地聲探測器應用於土石流監測方面之研究」,土石流防災暨監測科技計畫成果彙編 (2003)。
4.吳銘德、周丹,「探測岩石破裂的聲音以確定人工裂縫的方法」,國外測井技術,第八卷,第六期,第19-22頁 (1993)。
5.吳卓岡,「台北盆地地盤放大特性之研究」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2001)。
6.吳志鴻,「淺層砂土中音波傳遞特性之研究」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2006)。
7.呂盈慧,「大地材料受剪時之音波與振波特性」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2011)。
8.李佳龍,「音射定位法於岩石材料之應用」,碩士論文,國立成功大學資源工程學系,台南 (2003)。
9.周瑞德,「臺灣土石壩中小地震記錄之分析」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2004)。
10.周憲德、李璟芳、黃郅軒、張友龍,「礫石型溪溝崩塌及土石流監測與流動特徵分析」,中華民國力學學會第三十六屆全國力學會議 (2012)。
11.林秀樺,「岩石摩擦之音波量測與應用」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2009)。
12.紀裴欣,「土石流地聲警報器之研發」,碩士論文,國立成功大學水利暨海洋工程學系,台南 (2007)。
13.施國欽,大地工程學(一)土壤力學篇,文笙書局,台北 (2011)。
14.孫坤池,「不同型態土石流地聲特性之實驗研究」,碩士論文,國立成功大學水利暨海洋工程學系,台南 (2006)。
15.張順添,「2004年七二水災神木村土石流地聲特性之研究」,碩士論文,國立成功大學水利暨海洋工程學系,台南 (2006)。
16.張哲胤,「乾燥砂土中音波及振波之傳遞特性」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2007)。
17.張友龍,「應用次聲與地聲之土石流現場觀測與雨量臨界分析」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2012)。
18.章書成、陳精日、葉明富,「泥石流地聲特性及NJ-2型無線遙測泥石流警報器的研製」,第二屆全國泥石流學術會議論文集,第36-41頁 (1991)。
19.黃清哲、葉智惠、尹孝元、王晉倫,「地聲探測器應用於土石流監測之實驗」,中華水土保持學報,第三十六卷,第一期,第39-53頁 (2005)。
20.黃清哲、孫坤池、陳潮億、尹孝元,「不同型態土石流地聲特性之實驗研究」,中華水土保持學報,第三十八卷,第四期,第417-430頁 (2007)。
21.劉建忠,「應用HHT方法在偵測建築結構樓層損傷程度之研究」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2012)。
22.陳柏翰,「礫石受剪時之音波與振波特性」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2013)。
23.蔡明欣、馮正一、陳錦清,「地震時捷運雙孔潛盾隧道與既有建物之互制研究」,第九屆大地工程學術研討會論文集,台中 (2001)。
24.鍾仁光,近年來台灣地區災害地震報告之整理與編撰,台南 (2001)。
25.謝正倫,「土石流預警系統之研究」,研究報告第130號,台南 (1911)。
26.蔡玫諼,「土石流地生特性之實驗研究-不同材質土石聲紋之區別」,碩士論文,國立成功大學水利暨海洋工程學系,台南 (2002)。
27.蕭年宏,「砂土受剪時音波與振波之傳遞探討」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2009)。
28.薛景壕,「人工岩體受剪變形之特性」,碩士論文,國立中央大學土木工程學系,中壢 (2010)。
29.蘇德勝,噪音原理及控制,臺隆書店,台北 (2003)。
30.鹽田正純,公害振動的預測手冊,景上書局,日本 (1985)。
31.Bray, D.E., and McBride, D., “Acoustic Emission Technology,” Nondestructive Testing Techniques, New York, pp. 345-377, John Wiley & Sons Inc. (1992).
32.Dixon, N., Hill, R., and Kavanagh, J., “Acoustic emission monitoring of slope instability:Development of an active waveguide system,” Geotechnical Engineering, Vol. 156, No. 2, pp. 83-95 (2003).
33.Dixon, N., and Spriggs, M., “Quantification of slope displacement rates using acoustic emission monitoring,” Canadian Geotechnical Journal, Vol. 44, pp. 966-976 (2007).
34.Itakura, Y., Taniguchi, S., Miyamoto, K., and Shimokawa, E., “Acoustic sensor for detecting the occurrence of debris flows,” Variability in Stream Erosion and Sediment Transport (1994).
35.Itakura, Y., Kamei, N., Takahama, J.I., and Nowa, Y., “Real time estimation of discharge of debris flow by an acoustic sensor,” 14th IMEKO World Congress, New Measurements-Challenges and Visions, Tampere, Finland, Vol. XA, pp. 127-131 (1997).
36.Itakura, Y., Kamei, N., Takahama, J.I., and Nowa, Y., “Acoustic detection sensor of Debris flow,” The First Internation Conference on Debris-Flow Hazards Mitigation:Mechanics, Prediction, and , Finland, Vol. XA, pp. 127-131 (1997).
37.John M. Cimbala, “Fourier Transforms, DFTs, and FFTs,” Penn State University Latest revision (2010).
38.Koerner, R.M., McCabe, W.M., and Lord, A.E., “Acoustic emission behavior and monitoring of soils,” Acoustic Emissions in Geotechnical Engineering Practices, ASTM STP 750, pp. 93-141 (1981).
39.Koerner, R.M., McCabe, W.M., and Lord, A.E., “Overview of acoustic emission monitoring of rock structures,” Rock Mechanics, Vol. 14, pp. 27-35 (1981).
40.Okuda, S., Okunishi, K., and Suwa, H., “Observation of debris flow at Kamikamihori Valley of Mt. Yakedade,” Excursion Guide-book of the 3rd Meeting of IGU commission on field experiment in geomorphology, Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University, Japan, pp. 127-130 (1980).

連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔