土石流現地監測與地聲試驗分析

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姓名

劉耀宇(Yao-Yu Liu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

土石流現地監測與地聲試驗分析

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摘要(中)

台灣山區地形陡峭且年降雨量高，導致土石流事件發生頻繁。為降低土石流事件造成的損害，除工程減災設施外亦應考慮集水區降雨預警系統，及於高潛勢土石溪流現地設置土石流監測及警報系統等非工程做法，以利於保全對象的疏散避難。本研究利用室內地聲試驗與火炎山現地監測系統的地聲與影像資料，將室內撞擊產生地聲與現地土石流地聲互相比較取得兩者之相關性來估算現地傳感器安裝的安全距離。本文中現地資料為苗栗縣火炎山自然保留區一號坑內，2015年5月28日與2016年6月13日因梅雨造成之土石流事件。地監測的結果得知，2015年5月28日事件中礫石型土石流一維地聲儀主頻率帶介於30-40Hz，三維地聲儀上主頻率帶X、Y、Z軸分別為12-45Hz、25-40Hz、0-3Hz；泥流型土石流一維地聲儀主頻率帶介於22-45Hz，三維地聲儀主頻率帶X、Y、Z軸分別為12-40Hz、25-40Hz、0-2Hz；在2016年6月13日事件中一維地聲儀主頻率帶介於27-40Hz之間。而在室內試驗中重物撞擊沙坑之主頻率帶為25-50Hz；而在撞擊點上設置墊片時將會改變主頻率帶的波形。

摘要(英)

Debris flows often caused severe damages and casualties in Taiwan slopeland due to the intense rainstorms and fragile geological settings. Besides engineering countermeasures, non-engineering solutions such as rainfall warning system and the on-site debris flow monitoring system can be beneficial for evacuation and hazard mitigation. In this study, the geophone signals and the CCD image obtained from both the monitoring system at Houyenshan, Miao-Li and laboratory experiments are explored to estimate a safe distance for the field sensor installation. The rainfall-induced debris flow events in May 28, 2015 and June 13, 2016 in the Houyenshan Nature Reserve are examined in this study. The main frequency of ground vibration for the May 28,2015 debris-flow event is between 30 to 40 Hz and the 3-D ground vibration’s (X&Y&Z) are between 12 and 45Hz, 25 and 40Hz, 0 and 3Hz, respectively. The main frequency of ground vibration for the June 13, 2016 event is between 27 and 40Hz. In laboratory experiments, the main frequency of ground vibration by heavy impact on sandpit is between 25 and 50Hz.

關鍵字(中)

★ 土石流
★ 地聲
★ 撞擊試驗
★ 快速傅立葉
★ 希爾伯特-黃轉換

關鍵字(英)

★ debris flow
★ ground vibration
★ impact test
★ Fast Fourier transform(FFT)
★ Hilbert-Huang transform(HHT)

論文目次

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XIV
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究內容與方法 2
1.4 論文架構 2
第二章文獻回顧 4
2.1 現地土石流監測相關文獻 4
2.1.1 土石流之概述 4
2.1.2 土石流的分類 4
2.1.3 土石流地聲 6
2.1.4 土石流體積計算 8
2.1.5 土石流流速 9
2.1.6 土石流逕流門檻值 10
2.1.7 現地集流時間 10
2.2 室內撞擊試驗相關文獻 12
第三章研究與分析方法 13
3.1 現地監測 13
3.1.1 研究區域 13
3.1.2 現地設備 16
3.1.3 研究區域與儀器設置 19
3.2 室內實驗 21
3.2.1 實驗設備 21
3.2.2 實驗配置與方法 21
3.3 分析方法 24
3.3.1 頻譜分析 24
3.3.2 影像分析 25
第四章結果分析與討論 26
4.1 現地監測 26
4.1.1 降雨量分析 29
4.1.2 2015年5月28日事件地聲資料分析 31
4.1.3 2016年6月13日事件地聲資料分析 47
4.1.4 地震事件現地地聲數據分析 50
4.1.5 龍頭速度分析 54
4.2 2015 年 9 月 7 日右岸支流小規模土石流事件 56
4.2.1 上游(1號)縮時影像 56
4.2.2 支流轉彎處(2號)縮時影像 60
4.2.3 匯流口(3號)縮時影像 63
4.3 室內試驗 64
4.3.1 振動強度與落物距離間的關係 64
4.3.2 振動強度與落物重量、高度間的關係 65
4.3.3 數據無因次化 67
4.3.4 數據頻譜分析 70
4.4 沙坑墊片試驗 71
4.4.1 不同墊片振動強度與落物距離間的關係 72
4.4.2 數據無因次化 74
4.4.3 數據頻譜分析 77
第五章結論與建議 86
5.1 結論 86
5.2 建議 87
參考文獻 88

參考文獻

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指導教授

周憲德(Hsien-Ter Chou)

審核日期

2016-7-22

推文