基盤土壤液化對上方土堤位移的影響

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黃俊學(Jun-Xue Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

基盤土壤液化對上方土堤位移的影響
(Effect of Foundation Soil Liquefaction on Deformation Behavior of Embankment)

相關論文

★ 以離心振動臺試驗模擬緩衝材料中廢棄物罐之振動反應	★ 緩衝材料在不同圍壓下之工程性質
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摘要(中)

臺灣位於歐亞板塊交界，地震頻繁發生，且臺灣西部平原區多屬地質軟弱的沖積地層，地下水位面高，因此這些區域的土壤液化潛能較高，當地震來臨時，很有可能發生土壤液化。若液化地盤上有一土堤結構，在受振引致土壤液化與側向移動的情況，會對土堤造成相當大的損害，因此了解基盤土壤液化對土堤結構的影響，並找出改善方法，是一個重要的課題。本研究進行一系列離心模型動態試驗，模擬土堤座落於均質地砂質地盤上的受振行為，藉由改變地盤的坡度與飽和條件，探討土堤及地盤在不同條件下，其動態反應與沉陷行為。
試驗結果顯示，當試體受到非等振幅類正弦波的振動時，土壤液化會由試體之表層至深層依序發生，本研究稱此現象為「液化延遲」。傾斜2度的飽和地盤，因為地盤本身受到一靜態剪應力，受振時地盤的加速度反應會呈現不對稱的狀態。在地盤為乾砂條件時，土堤僅有受振引致的沉陷產生，然而地盤為飽和條件時，土堤不僅有受振引致的沉陷，亦有地盤液化後因超額孔隙水壓消散引致的壓密沉陷，且土堤於液化地盤之上的沉陷量為於乾砂地盤之上的10至15倍。此外，在所有的試驗中，土堤的沉陷皆為均勻沉陷之行為，且當同為乾砂地盤或是飽和地盤的條件下，土堤的沉陷量皆相近，表示地盤傾斜與否對土堤的沉陷行為影響不大，但是土堤在傾斜的飽和地盤上時，地盤液化後引致的側向滑移，會使土堤也隨之滑動，造成水平方向上位移。

摘要(英)

The plain of west Taiwan is soft alluvium ground with high ground water level. Moreover, Taiwan is located at Circum-Pacific seismic belt, earthquakes usually occur and leading to soil liquefaction especially for the alluvium ground. At two sides of river, the embankment built on the liquefiable ground would cause significance damage during earthquake. Therefore, it needs to be understood the failure behavior of a gentle slope by soil liquefaction or lateral spreading.
Several centrifuge shaking table tests were performed to simulate the behavior of embankment which construct on the liquefiable ground. The effects of soil liquefaction on the response of embankment are discussed. Test results show that liquefaction occurs in sequence from soil surface to deep soil layer when model subject an unequal-amplitude sinusoidal wave. In saturated inclined ground model, the acceleration amplitude is asymmetry due to static stress. In dry models, there is only immediate settlement of embankment cause by shaking. However, in saturated models, it includes immediate settlement cause and consolidation settlement cause by soil liquefaction, and the total settlement in saturated models is 10 to 15 times of total settlement of dry models. Moreover, embankment settles uniformly in all tests, and the settlement values are very close between flat and inclined ground, so the effect is slightly whether the ground is inclined or not. However, lateral spreading occur when soil liquefied in inclined ground model, therefore embankment also slide away for 1 meter on horizontal direction.

關鍵字(中)

★ 離心模型試驗
★ 土壤液化
★ 側向滑移
★ 土堤

關鍵字(英)

★ centrifuge
★ liquefation
★ lateral spreading
★ embankment

論文目次

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
符號說明 xiii
一、前言 1
1-1研究背景與目的 1
1-2研究方法 2
1-3論文架構 2
二、文獻回顧 3
2-1 土壤液化定義與發生機制 3
2-1-1 土壤液化之定義 3
2-1-2 土壤液化之破壞行為 4
2-2 基盤土壤液化對土堤變形之影響 9
2-3 離心模型原理 17
2-3-1 離心模型尺度律 (scaling law) 17
2-3-2有效半徑 22
2-3-3 科氏加速度對離心模型試驗之影響 24
2-3-4 模型模擬 26
三、試驗設備與步驟 27
3-1試驗儀器與設備 27
3-1-1地工離心機 27
3-1-2 單軸向振動台 28
3-1-3 資料擷取系統 33
3-1-4 積層板試驗箱 (Laminar box) 與橡皮袋 34
3-1-5 土堤模型 36
3-1-6 各式感測器 37
3-1-7 剖面高程掃描系統 40
3-1-8 移動式霣降儀 41
3-2試驗材料 42
3-3 試體準備 44
3-3-1 試驗箱之準備與組立 44
3-3-2 試體製作 46
3-3-3 放置土堤模型 46
3-3-4 表面掃描 49
3-3-5 試體飽和 50
3-3-6 離心模型試驗前準備工作 51
四、試驗規劃與結果討論 53
4-1 試驗規劃 53
4-2 試驗結果 64
4-2-1 試驗SF之結果 64
4-2-2 試驗DFE之結果 75
4-2-3 試驗SFE之結果 84
4-2-4 試驗SI之結果 94
4-2-5 試驗DIE之結果 104
4-2-6 試驗SIE之結果 114
4-3 綜合討論 124
4-3-1 土堤及土層之響應頻率及剪力波速 124
4-3-2 加速度反應 126
4-3-3 超額孔隙水壓 127
4-3-4 沉陷量 128
五、結論與建議 136
5-1 結論 136
5-2 建議 138
參考文獻 139
附錄 141

參考文獻

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[25] 蔡晨暉，「以離心模型試驗模擬沉箱式碼頭之受震行為」，碩士論文，國立中央大學土木工程學系，中壢（2010）。

指導教授

洪汶宜

審核日期

2016-12-16

推文