利用井下地震儀陣列探討單站頻譜比法之應用

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：7

、訪客IP：18.216.190.167

姓名

謝宏灝(Hong-Hao Hsieh ) 查詢紙本館藏

畢業系所

地球物理研究所

論文名稱

利用井下地震儀陣列探討單站頻譜比法之應用
(A Study of Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio by using the Downhole Accelerometer Array in Taiwan)

相關論文

★ 高屏地區場址效應之探討	★ 以地震儀陣列及基因演算法推估近地表剪力波波速
★ 臺灣中部地區強地動波形模擬	★ 利用接收函數法推估蘭陽平原淺層速度構造
★ 蘭陽平原場址效應及淺層S波速度構造	★ 探討不同地質區強震站之淺層S波速度構造
★ 震源破裂過程及地表強地動特性之陣列分析研究	★ 利用微地動探討桃竹苗地區之場址效應
★ 利用微地動量測探討台灣中部地區之場址效應	★ 利用有限斷層法探討台北盆地之場址效應
★ 利用微地動量測探討台北盆地之場址效應	★ 以恆春地震探討高屏地區之場址效應
★ 利用隨機式震源模型探討蘭陽平原之場址效應	★ 利用時頻分析技術檢視土壤非線性反應
★ 台灣潛勢地震之發生機率評估	★ 加速度地動潛勢預估

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本研究以台北盆地五個測區以及宜蘭、花蓮各一測區之井下地震儀陣列資料為依據，將各個測站歷年所收到的地震記錄進行頻譜比的分析與比較，探討單站頻譜比法（H/V Ratio）之應用。
在台北盆地我們利用五股工業區污水處理場、蘆洲抽水站、板橋退輔會、板橋水利局以及松山菸廠五個井下地震儀陣列的資料，分別針對背景雜訊（pre-event）與主要能量（S波）之傅氏振幅譜，以及包含了背景雜訊與主要能量等整筆地震記錄之反應譜，進行地表單站頻譜比與地表測站除以井下各測站之雙站頻譜比的分析與比較，且由各測區之岩心柱狀圖，可觀察各測區地表單站頻譜比所反應之地層。
而另外兩測區宜蘭羅東以及花蓮大漢技術學院，由於其有地動加速度值較大之記錄，所以文中將其地動加速度值依據中央氣象局地震震度分級表之分類，觀察其地表單站頻譜比法在不同地動加速度時之變化。
分析比較以上所得之頻譜比值資料，可得到以下結論：
1.台北盆地之地表單站頻譜比不論在S波或是背景雜訊，主要反應出松山層之效應。
2. S波所得之地表單站頻譜比對於地層反應明顯，除了反應第一層外，亦存在其它層之反應，可應用來推求較深層之地下構造，但有時可能會忽略了淺層的地層效應。
3.微地動（pre-event）所得之地表單站頻譜比對於速度對比大之近地表地層有非常明顯之反應，故可將其應用於淺層地層場址效應之研究上，如工程整地，其對於地表之回填土層將會有很好的反應；此外，在地震少之地區，微地動之地表單站頻譜比法乃提供了一個在研究場址反應上快且有效的方法。
4.利用地表單站頻譜比法可看出強地動所造成之非線性效應，故可將之應用於非線性效應之研究上。

摘要(英)

This study use the earthquake data recorded by seven downhole accelerometer arrays in Taiwan. Five of the downhole accelerometer arrays are located in Taipei basin and the other two are respectively in Ilan and Hualien areas.
First, we cut 5 seconds noise (pre-event) and 10 seconds S-wave from these earthquake data. The seconds, using Fourier amplitude spectrum to transform the noise and S-wave time domain data into frequency domain data. Furthermore, we used response spectrum to calculate the whole data consist of noise and S-wave etc.. Finally, we calculate each site horizontal-to-vertical spectral ratios of surface station (0m H/V ratio) and spectral ratios of surface to different depths station pairs. Compare to the geological profile, we can find out the dominant frequency in the H/V ratio came from which soil layer.
The ground motion data recorded by Lotung and Hualien downhole arrays are separated into three groups on the basis of CWB’s intensity scale. The variation of H/V ratio with respect to PGA levels are analyzed in this study.
From the spectral ratio obtained through these downhole accelerometer array data, we can summarize the results as below:
1. The fundamental resonance frequencies of H/V ratios at surface stations in the Taipei basin show the response of Sungshan layer.
2. The fundamental resonance frequencies of S-wave H/V ratios at surface stations also can present deeper layer’s response.
3. In the case of high impedance contrast top soil layer, the amplitude and frequency from surface H/V ratio are consistent with that of layer response.
4. The H/V ratio of surface station can use to identify the non-linear soil response.

關鍵字(中)

★ 下地震儀陣列
★ 單站頻譜比
★ 地動
★ 譜比

關鍵字(英)

★ H/V Ratio
★ icrotremor
★ orizontal-to-Vertical Spectral Ratio
★ ownhole Accelerometer Array
★ spectrum ratio

論文目次

目錄
頁次
論文提要 ……………………………………………………………….. i
誌謝 ………………………………………………………………. ii
目錄 ……………………………………………………………… iii
圖目 ……………………………………………………………..…v
表目 …………………..…………………………….…..………. viii
第一章緒論 …………………………………………………………... 1
1.1 研究動機與目的 ……..…………………………………....… 1
1.2 文獻回顧 …………..……………………………...….……… 2
1.3 內容簡介 ……………..………………………….…………... 4
第二章研究資料介紹 ………………………………………………... 6
2.1 研究資料區域簡介 ……..……………………….…………... 6
2.2 研究資料介紹 ………………..……………………..…....… 10
第三章研究原理與方法 ……………………………………………. 22
3.1 傅式振幅譜（Fourier Spectrum） .…………………………... 22
3.2 反應譜（Response Spectrum） ……………...………….…… 23
3.3 雙站頻譜比法 ……………………………………………… 25
3.4 單站頻譜比法 ……………………………..……………….. 26
3.5 資料處理流程 …………………..…………………….……. 27
第四章資料處理分析與結果 ………………………………….…… 35
4.1 台北盆地井下地震儀陣列 ………………………………… 35
4.2 宜蘭羅東LSST井下地震儀陣列 ………………………….. 65
4.3 花蓮大漢技術學院井下地震儀陣列 …………………….... 72
4.4 綜合討論 …………………………………………………… 81
第五章結果與討論 …………………………………………………. 84
5.1 結果討論 ……………………………………………...……. 84
5.2 未來展望 …………………………………………..……….. 85
參考文獻 ………………………………...…………………………… 86
附錄 …………………………....…………………………...…… 90
圖目
頁次
圖2.1 台北盆地深井鑽探位置及基盤等深度圖（中央地調
所提供） ……..……………...………………...…...………… 9
圖2.2 蘭陽平原基盤面等深度圖（改繪自溫國樑，1988、
蘇靜怡，2000） ………….………………………...……… 11
圖2.3 台北盆地五個井下地震儀陣列之位置分佈圖（摘自
溫，1995） ……………………………..…………...….……. 15
圖2.4 台北盆地西側四個測區之詳細位置圖（摘自謝等，
1994） ………………….…………………………………… 16
圖2.5 台北盆地二維地層變化剖面圖 ……………..…………….. 17
圖2.6 羅東LSST陣列位置圖（摘自溫等，1986） ………………. 18
圖2.7 LSST測站位置分佈圖（摘自溫等，1986） …………..….. 19
圖2.8 花蓮SMART-2強震觀測網位置分佈圖（摘自Chiu
et al.,1994） ………...…………………………..………..….. 20
圖3.1 頻譜比法研究流程 ……………………..….………………. 28
圖3.2 五股工業區污水處理場地表測站於1994年10月12
日所收到之加速度地震記錄 ……………...……..….….… 29
圖3.3 五股工業區污水處理場地表測站於1994年10月12
日所收到之加速度地震記錄截取5秒背景雜訊所得
之傅氏振幅譜 ………………………………………...…… 30
圖3.4 五股工業區污水處理場地表測站於1994年10月12
日所收到之加速度地震記錄截取10秒主要能量波段
所得之傅氏振幅譜 …………………………….………….. 31
圖3.5 本研究主要探討之各項比較示意圖 ……………..….….… 34
圖4.1 岩盤測站H/V Ratio測試 ………………………….....……. 36
圖4.2 五股工業區污水處理廠井下岩心柱狀圖（摘自鄧等，
1994b） ………………………………………………...……. 38
圖4.3 五股工業區污水處理廠所選用46個地震之震央分
佈圖 …...………………………………………………….... 39
圖4.4 五股工業區污水處理廠地表單站頻譜比與地表測站
除以各個不同深度測站之雙站頻譜比之比較圖 ………... 40
圖4.5 五股工業區污水處理廠速度與深度關係圖 ………….…... 44
圖4.6 五股工業區污水處理廠依據震源深度分類所得之地
表單站頻譜比 ………………………………...…………… 45
圖4.7 蘆洲抽水站井下岩心柱狀圖（摘自鄧等，1995） …..…….. 46
圖4.8 蘆洲抽水站所選用7個地震之震央分佈圖 ……….……… 47
圖4.9 蘆洲抽水站地表單站頻譜比與地表測站除以各個不
同深度測站之雙站頻譜比之比較圖 …………..……….… 49
圖4.10 板橋退輔會井下岩心柱狀圖（摘自鄧等，1994c） ….… 50
圖4.11 板橋退輔會所選用10個地震之震央分佈圖 …….…..…… 51
圖4.12 板橋退輔會地表單站頻譜比與地表測站除以各個不
同深度測站之雙站頻譜比之比較圖 ………....…..………. 52
圖4.13 板橋退輔會速度與深度關係圖 …………………….…..…. 56
圖4.14 板橋水利局井下岩心柱狀圖（摘自鄧等，1994a） ……….. 57
圖4.15 板橋水利局所選用4個地震之震央分佈圖 ………………. 58
圖4.16 板橋水利局地表單站頻譜比與地表測站除以各個不
同深度測站之雙站頻譜比之比較圖 ………..……….…… 59
圖4.17 板橋水利局速度與深度關係圖 …………………………… 63
圖4.18 松山菸廠所選用36個地震之震央分佈圖 ………...……… 64
圖4.19 松山菸廠地表單站頻譜比與地表測站除以各個不同
深度測站之雙站頻譜比之比較圖 …….……………….…. 66
圖4.20 羅東LSST井下地震儀DHB陣列所選用24個地震
之震央分佈圖 …………...………………………………… 69
圖4.21 羅東LSST井下地震儀陣列地表單站頻譜比與地表
測站除以各個不同深度測站之雙站頻譜比之比較圖 ...… 70
圖4.22 羅東LSST井下地震儀陣列依據地動加速度值大小
分類所得之地表單站頻譜比 ……...……...………….…… 73
圖4.23 花蓮大漢技術學院所選用79個地震之震央分佈圖 ……... 74
圖4.24 花蓮大漢技術學院之井下岩心柱狀圖及速度井測之
P波、S波速度 …………………..……………………….…. 76
圖4.25 花蓮大漢技術學院地表單站頻譜比與地表測站除以
各個不同深度測站之雙站頻譜比之比較圖 ……..……..... 77
圖4.26 花蓮大漢技術學院依據地動加速度值大小分類所得
之地表單站頻譜比 ……………………………...…….…… 80
表目
頁次
表2.1 台北盆地內之地層柱狀分布情形（摘自王等，1978） …….. 7
表2.2 本研究中各測區井下陣列地震儀位置 …………………….. 13
表4.1 五股工業區污水處理廠地層速度（摘自溫等，1998） ….…. 44
表4.2 板橋退輔會地層速度（溫等，1996） ……………………….. 56
表4.3 板橋水利局測區地層速度（溫等，1996） ………………….. 63

參考文獻

Borcheret, R. D., 1970. Effect of local geology on ground motion near San Francisco Bay, Bull. Seism. Soc. Am., 60, 29-61.
Chiu, H. C., Yeh, Y. T., Ni, S. D., Lee, L., Liu, W. H., Wen, G. F., and Liu, C. C., 1994. A new strong-motion array in Taiwan : SMART-2, TAO, 5, 463-475.
Dravinski, M., Ding, G., and Wen, K. L., 1996. Analysis of spectral ratios for estimating ground motion in deep basins. Bull. Seism. Soc. Am., 86, 646-654.
Field, E. H. and Jacob, K. H., 1993. The theoretical response of sedimentary layers to ambient seismic noise, Geophysical Research Letters 20, 2925-2928.
Field, E. H., Jacob, K. H., and Hough, S. E., 1991. Earthquake site response estimation, a case study using aftershocks of the 1989 Loma Prieta earthquake recorded in Oakland Ca, Eos, 72, 44, 338.
Lachet, C. and P.-Y. Bard, 1994. Numerical and theoretical investigations on the possibilities and limitations of Nakamura’s technique, J. Phys. Earth, 42, 377-397.
Lermo, J. and F. J. Chavez-Garcia, 1993. Site effect evaluation using spectral ratios with only one station, Bull. Seism. Soc. Am., 83, 1574-1594.
Lermo, J. and F. J. Chavez-Garcia, 1994. Are microtremors useful in site response evaluation ?, Bull. Seism. Soc. Am., 84, 1350-1364.
Molas, G. L. and F. Yamazaki, 1995. Attenuation of earthquake ground motion Japan including deep focus events, Bull. Seism. Soc. Am., 85, 1343-1358.
Nakamura, Y., 1989. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, QR of RTR1 30, 1, February.
Safak, E., 1991. Problems with using spectrual ratio to estimate site amplification, in Proceedings of the Fourth International Conference on Seismic Zonation, Vol. Ⅱ, EERI, Oakland, 277-284.
Theodulidis, N. and P.-Y. Bard, 1995. Horizontal-to-vertical spectral ratio and geological conditions : An analysis of strong motion data from Greece and Taiwan(SMART-1), Soil Dyn. Earthquake Eng. 14, 177-197.
Theodulidis, N., P.-Y. Bard, R. Archuleta, and M. Bouchon, 1996. Horizontal-to-vertical spectral ratio and geological conditions : The case of Garner Valley Downhole Array in Southern California, Bull. Seism. Soc. Am., 86, 306-319.
Yamazaki, F. and M. A. Anstry, 1997. Horizontal-to-vertical spectrum ratio of earthquake ground motion for site characterization, Earthquake Eng. and Struct. Dyn. 26,671-689.
Yuncha, Z. A. and Luzon, F., 2000. On the horizontal-to-vertical spectral ratio in sedimentary basins, Bull. Seism. Soc. Am., 90, 1101-1106.
王乾盈、蔡永龍、葛滿龍、張漢忠，1994。以淺層反射震測調查台北盆地第三紀基盤構造，「台灣之第四紀」第五次研討會暨「台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究」成果發表會論文集，第169-175頁。
王執明、鄭穎敏、王源，1978。台北盆地之地質及沈積物之研究：台灣礦業，第三十卷，第四期，第350-380頁。
丹桂之助，1939。台北盆地之地質，矢部教授還曆紀念論文集，第一卷，第371-380頁。
江新春，1976。宜蘭平原之震測，礦業技術，第十四卷，第六期，第215-221頁。
林朝棨，1962。花蓮地方的第四紀臺灣之第四紀研究三，國家長期發展科學委員會研究報告，第42頁。
楊耀霆，1998。單站頻譜比法之可行性探討，國立中正大學碩士論文。

溫國樑，1988。羅東地區之強震動特性，國立中央大學博士論文。

溫國樑，1995。八十四年度台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究─盆地對地震波效應之研究（Ⅰ）：經濟部中央地質調查所報告第84-012號。
溫國樑、葉永田，1996。八十五年度台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究─盆地對地震波效應之研究（Ⅰ）：經濟部中央地質調查所報告第85-006號。
溫國樑、葉永田，1998。八十七年度台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究─盆地對地震波效應之研究（Ⅰ）：經濟部中央地質調查所報告第87-004號。
溫國樑、葉永田、劉忠智，1986。羅東計劃之觀測系統及資料處理，中央研究院地球科學所報告ASIES-CR8602。
葉永田、溫國樑、葉義雄，1994。八十一年度台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究─盆地對地震波效應之研究（Ⅰ）：經濟部中央地質調查所報告第83-004號。
鄧屬予、王世忠、張致斌、許誠、袁彼得、陳培源，1994a。台北盆地第四系地層架構，「台灣之第四紀」第五次研討會暨「台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究」成果發表會論文集，第129-135頁。
鄧屬予、袁彼得、陳培源，1994b。八十一年度台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究─地層及沈積環境研究：經濟部中央地質調查所報告第83-001號。
鄧屬予、袁彼得、陳培源，1994c。八十二年度台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究─地層及沈積環境研究：經濟部中央地質調查所報告第83-014號。
鄧屬予、袁彼得、陳培源，1995。八十四年度台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究─地層及沈積環境研究：經濟部中央地質調查所報告第84-008號。
謝昭輝、洪日豪、陳洲生，1994。八十三年度台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究─地球物理與土壤動態剪力模數研究（Ⅰ）：經濟部中央地質調查所報告第83-049號。
蘇敬怡，2000。利用S波與尾波探求蘭陽平原局部場址效應，國立中央大學碩士論文。

指導教授

溫國樑(Kuo-Liang Wen)

審核日期

2001-7-10

推文