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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:辜珮琳
研究生(外文):Pei-Lin Gu
論文名稱:台灣中部現地土壤液化成因與損害防治對策研究
論文名稱(外文):Study of Cause and Hazard Mitigation of Liquefaction Sites in Central Taiwan
指導教授:張子修張子修引用關係
指導教授(外文):Tzyy-Shiou Chang
口試委員:紀子文蔡佩勳
口試委員(外文):Tze-Wen ChiPei-Hsun Tsai
口試日期:2014-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:營建工程系
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:109
中文關鍵詞:921大地震液化液化防治工法
外文關鍵詞:921 earthquakeliquefactionliquefaction mitigation
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地震之各項災害中,土壤液化是其中一項主因,並受到國內外學者投入液化機制之研究與防治。921集集大地震發生液化現象最嚴重的地方,包括臺中市霧峰區、彰化縣員林鎮、及南投縣南投市等地,液化的範圍均大於4平方公里。
本研究收集臺灣中部地區液化災害案例,其液化層中值粒徑D50約在0.07~0.2 mm,細料含量(細砂、粉土)約在5.5%~57%,皆與目前的研究結果大致相符。一般基礎地層產生液化造成建物破壞之型態,視其地層條件、結構物荷重狀況與基礎型式而異,其中構造物基礎以樁基礎之抗液化效果較佳,筏式基礎及連樑基礎次之,獨立基腳或條狀基腳最差。而防制液化的工法甚多,如何選擇最適合之工法,應在施工前進行鑽探調查,以了解不同工址之液化潛能及基礎潛在問題。

In earthquake disaster, the soil liquefaction is one of the main reason for damages, and liquefaction mechanism of investment in research and prevention were main topics by scholars. The 921 earthquake liquefaction worst damage places include Wufeng District, Taichung City, Yuanlin, Changhua County, Nantou County and other places, where liquefied areas range greater than 4 square kilometers.
This study collected liquefaction hazard cases in central Taiwan, and study found the median grain size D50 in liquefied layer is about 0.07 ~ 0.2 mm, fines content (sand, silt) about 5.5% ~ 57%, and the current findings are rougly match with previous study results. General building base formation patterns caused buildings to destruction, depending on the conditions of their formation, structure and foundation type load conditions, in which foundation constructed with pile foundation performed the best, raft foundation with coupling beam followed, as the second, and independent footings or strip footings the worst in resisting liquefaction. For prevention of liquefaction damage, many engineering methods have been development and introduced as how to choose the most suitable method of work, which should be carried out before construction subsurface survey and to understand the basis of liquefaction potential and the potential problems at different construction sites.

中文摘要....I
ABSTRACT.....II
誌謝.....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.....2
1.3研究方法.....4
1.4研究流程與論文架構.....5
1.5預期研究成果與可能工程實務運用.....5
1.5.1預期研究成果.....5
1.5.2可能工程實務運用.....6
第二章 文獻回顧.....8
2.1飽和砂土之液化行為.....8
2.2土壤液化機.....8
2.3土壤液化因素.....9
2.4土壤液化潛能評估.....17
2.4.1經驗準則評估法.....17
2.4.2室內/現地試驗評估法.....19
2.4.3區域液化潛能評估.....20
2.4.4電腦程式分析法.....21
2.5液化相關現象與災害.....21
2.5.1液化噴砂、噴水、噴泥現象.....21
2.5.2基礎下陷、傾斜、倒塌.....22
2.5.3側向擴展.....26
2.5.4地盤流動破壞.....26
2.6液化災害防治.....26
2.7先前研究以小型震動台對液化研究之結果.....29
第三章 試驗儀器介紹與研究案例概述.....39
3.1土壤液化箱之設計原理.....39
3.2震動液化儀器設備及其他試驗用儀器設備.....39
3.3本研究案例(台灣中部)液化地區概述.....40
3.3.1地形概述.....46
3.3.2地質鑽探調查.....49
3.3.3研究案例地區液化土壤特性.....60
3.4本研究案例(台灣中部)地區之液化損害現象.....60
3.4.1台中市霧峰地區之液化損害現象.....61
3.4.2彰化縣員林地區之液化損害現象.....62
3.4.3南投縣南投地區之液化損害現象.....62
第四章 台灣中部地區現地液化特性分析與防治對策.....69
4.1小型震動台液化沉陷量.....69
4.1.1級配土壤與沉陷的關係.....69
4.1.2相對密度對土壤粒徑在液化後沉陷量的影響程度.....69
4.2本研究案例(台灣中部) 現地液化下陷調查.....73
4.3基礎的沉陷與角變量.....82
4.4液化區構造物損害之影響因素.....83
4.5本研究案例(台灣中部)現地液化沉陷量分析.....86
4.5.1垂直沉陷.....88
4.5.2傾斜(差異沉陷).....89
4.5.3完全傾斜(垂直加差異沉陷).....96
4.6液化防治對策及基礎補強工法.....96
4.7結語.....97
第五章 結論與建議.....101
5.1結論.....101
5.2建議.....102
參考文獻.....104
表1-1台灣921集集大地震產生液化之鄉鎮.....2
表2-1防止液化之對策及比較.....28
表4-1台中市霧峰區鑽孔座標.....75
表4-2台中市霧峰區土壤液化地區之鑽孔編號及沉陷觀測值.....76
表4-3彰化縣員林地區鑽孔座標.....78
表4-4彰化縣員林地區土壤液化地區之鑽孔編號及沉陷觀測值.....79
表4-5南投縣南投市鑽孔座標.....81
表4-6南投縣南投地區土壤液化地區之鑽孔編號及沉陷觀測值.....82
表4-7基礎容許(總)沉陷量規定.....83
表4-8角變量與建築物損害程度.....83
表4-9台灣921大地震後各種不同基礎型式呈現的安全狀況.....86
表4-10霧峰太子城堡之土層參數.....91
表4-11基礎抗液化對策之原理、工法及特性.....98
表4-12受損程度與處理方法關係表.....99
表4-13台灣曾使用的建築物扶正及基礎補強工法比較表.....100
圖1-1台灣921集集大地震震央位置.....3
圖1-2研究流程與論文架構.....7
圖2-1飽和不排水試驗液化潛能狀態示意圖.....9
圖2-2相對密度對液化阻抗之影響.....13
圖2-3細粒料含量對液化阻抗之影響.....14
圖2-4塑性指數對液化阻抗之影響.....14
圖2-5飽和度對液化阻抗之影響.....15
圖2-6中值粒徑(median diameter)D50對液化阻抗之影響.....15
圖2-7中值粒徑D50對液化阻抗之影響.....16
圖2-8易液化土壤之粒徑分佈.....16
圖2-9 Seed簡易經驗分析法流程.....23
圖2-10新日本道路橋協會簡易經驗法分析流程.....24
圖2-11 Tokimatsu&Yoshimi簡易經驗法分析流程.....25
圖2-12烏溪地潭堤防段之高灘地液化後噴砂現象.....31
圖2-13地下淨化槽上浮破壞.....32
圖2-14霧峰四德路民房下陷傾斜約7度.....32
圖2-15體積應變量與相對密度及剪應變之關係.....33
圖2-16體積應變量與反覆應力比及(N1)60之關係.....33
圖2-17省諮議會停車場堤防側向擴展.....34
圖2-18霧峰太子城堡附近液化流潰現象.....34
圖2-19單一土壤不同粒徑大小的液化能量.....35
圖2-20單一土壤不同粒徑大小的液化沉陷量.....35
圖2-21不同顆粒形狀於液化後沉陷量.....36
圖2-22顆粒形狀摩擦角和液化能量指數的關係.....36
圖2-23細粒料含量對液化的影響.....37
圖2-24粗粒料含量對相對密度與液化震動能量指數關係圖.....37
圖2-25垂直壓應力對土壤液化的影響.....38
圖2-26垂直壓應力對土壤液化的影響.....38
圖3-1(a)液化箱組裝前分解圖.....41
圖3-1(b)鋁製圓形金屬上頂鈑(側視).....41
圖3-1(c)鋁製圓形金屬下頂鈑(側視).....42
圖3-1(d)鋁製圓形金屬下頂鈑(俯視).....42
圖3-2液化箱設計尺寸詳圖.....43
圖3-3液化箱主體接線圖.....44
圖3-4水壓計記讀情形.....44
圖3-5三軸加壓控制面板.....45
圖3-6台灣921集集大地震液化災害案例分佈圖.....45
圖3-7台灣中部地區地形圖.....48
圖3-8濁水扇洲表層顆粒分佈圖.....48
圖3-9台中市霧峰區SPT鑽孔位置圖與水系分佈圖.....52
圖3-10台中市霧峰區CPT鑽孔位置圖與水系分佈圖.....52
圖3-11台中市霧峰區東西向地質剖面圖.....53
圖3-12台中市霧峰區南北向地質剖面圖.....54
圖3-13彰化縣員林地區地質剖面圖.....55
圖3-14南投縣南投市鑽孔與CPT孔位分佈圖.....56
圖3-15南投縣南投市A-A剖面土層柱狀圖.....57
圖3-16南投縣南投市B-B剖面土層柱狀圖.....58
圖3-17南投縣南投市C-C剖面土層柱狀圖.....59
圖3-18台中市霧峰地區液化區噴砂口土壤粒徑分佈曲線.....64
圖3-19彰化縣員林地區液化區噴砂口土壤粒徑分佈曲線.....64
圖3-20南投市液化區噴砂口土壤粒徑分佈曲線.....65
圖3-21台中市霧峰區及彰化員林地區之液化災害分佈圖.....65
照片1員林鎮液化造成屋旁空地噴砂.....66
照片2霧峰省諮議會高爾夫球場噴砂.....66
照片3南投市新興路因液化房屋下陷造成水管外露.....67
照片4台中港碼頭護岸嚴重地盤沉陷之近照.....67
照片5員林鎮液化造成房屋嚴重下陷.....68
照片6台中市霧峰區民房因液化下陷傾斜.....68
圖4-1顆粒級配液化後之沉陷量.....71
圖4-2均勻砂質土壤發生液化之粒徑範圍.....71
圖4-3單一粒徑土壤不同相對密度下之液化沉陷量.....72
圖4-4單一粒徑土壤液化沉陷量比值.....72
圖4-5液化沉陷量量測值與權重計算值比較.....73
圖4-6台中市霧峰區鑽孔位置圖.....74
圖4-7彰化縣員林地區鑽孔位置圖.....77
圖4-8南投市鑽孔位置圖.....80
圖4-9(a) 常見的直接基礎型式.....85
圖4-9(b) 常見的深基礎型式.....85
圖4-10液化地區房屋下陷量分佈圖.....87
圖4-11液化地區房屋側移量分佈圖.....88
圖4-12結構體均勻下陷示意圖.....89
圖4-13一層樓民宅基礎液化而下陷但磚牆無明顯裂縫.....89
圖4-14結構體傾斜破壞示意圖.....91
圖4-15台中市霧峰區太子城堡建物損害調查示意圖.....92
圖4-16彰化縣員林鎮惠來里地層圖.....94
圖4-17建物傾斜量達1/250.....94
圖4-18筏基板產生龜裂現象.....94
圖4-19南投縣南投市軍功里建物損害調查示意圖.....95
圖4-20基礎土壤液化造成磚造房屋之損壞.....96
圖4-21三種對抗基礎土壤液化對策之示意圖.....99


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http://www1.geo.ntnu.edu.tw/~shensm/Course/CourseWork/TaiGeom_Stu90/%E5%8F%B0%E4%B8%AD%E7%9B%86%E5%9C%B0%E8%88%87%E8%BB%8A%E7%B1%A0%E5%9F%94%E6%96%B7%E5%B1%A4%E5%8D%97%E7%AB%AF%E6%B8%B8%E5%85%83%E7%91%8B/%E4%BD%9C%E8%80%85.htm
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2. 22.吳偉特、楊騰芳,「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」,土木水利期刊,第十四卷,第三期,第59 – 74頁,1987。
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