土壤液化評估法中之各參數的敏感度分析

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鄧仲鈞(Chung-Chun Teng) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

土壤液化評估法中之各參數的敏感度分析

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摘要(中)

對於土壤液化潛能的影響主要取決於兩大因素，分別為地質因子與大地工程因子，地質因子主要為地震規模與最大水平地表加速度(Peak Ground Acceleration, PGA)；大地工程因子主要為土壤的組成與其強度。
然而，在這兩大因素皆受到不確定性所影響，例如：地質因子中的PGA，會因為對地面運動衰減的認知不確定，而造成預估值與實際觀測值產生落差；大地工程因子中的標準貫入試驗(Standard Penetration Test)之N值，會因為機械的缺失、人員的操作失誤等，造成其與真實值不同。並且，土壤液化評估法中的參數受到不確定性所影響，將對土壤液化評估結果造成不同程度的影響。
本研究將對液化評估法進行基於變異數的敏感度分析 [1]，採用台北以及高雄地區之真實土層與斷層資料，並搭配蒙地卡羅模擬(Monte Carlo Simulation, MCS)來進行計算，計算出各個參數其相應的敏感度，加以找出液化評估法中最為重要之參數。
研究結果顯示，在土壤液化評估法中，相較於大地工程因子的不確定性，地質因子的不確定性對於結果之影響較大。並且，將地質因子與大地工程因子再細分為各個參數後，得到之結果顯示，相較於其他參數，地質因子之PGA對於土壤液化評估法之影響最大。此結果表明，不論投入多少努力，以求獲得更加準確的大地工程參數，若無法降低地質不確定性，液化評估結果將依然存在很大的不確定性。

摘要(英)

The impact on soil liquefaction potential primarily depends on two major factors, in this study calls geological factors and geotechnical factors. Geological factors mainly include seismic magnitude and peak ground acceleration (PGA); geotechnical factors mainly involve soil composition and strength.
However, both of these factors are subject to uncertainty. For example, in geological factors, uncertainties in PGA arise from uncertainties in the attenuation of ground motion, leading to disparities between estimated and observed values. In geotechnical factors, the N-value of the standard penetration test can differ from its true value due to mechanical failures, operational errors, and other factors. Additionally, variations of parameters in soil liquefaction assessment methods result in varying degrees of impact on the assessment results.
This study conducts a variance-based sensitivity analysis [1] to quantify geological or geotechnical uncertainties on the result of liquefaction analysis. It utilizes real soil and fault data from Taipei and Kaohsiung regions, using Monte Carlo simulation (MCS) to compute the variance of liquefaction safety factors. The sensitivity of each parameter is calculated to identify the most important parameters in the liquefaction assessment method.
This study found that uncertainties in geological factors have a greater impact on the results of soil liquefaction assessment. Upon further subdivision of the two factors into individual parameters, results show that the uncertainty in the estimated PGA has the greatest impact on the soil liquefaction assessment. This suggests that if geological uncertainties cannot be reduced, significant uncertainties will be present in liquefaction assessment results.

關鍵字(中)

★ 土壤液化評估法
★ 不確定性
★ 蒙地卡羅模擬
★ 敏感度分析

關鍵字(英)

★ Soil liquefaction assessment method
★ Uncertainty
★ Monte Carlo simulation
★ Sensitivity analysis

論文目次

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章　緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 1
1-3 研究目的 2
1-4 論文架構 2
第二章　文獻回顧 3
2-1 土壤液化 3
2-1-1 土壤液化之定義 3
2-1-2 土壤液化造成之災害 3
2-1-3 液化評估法 4
2-2 地質構造資料 5
2-3 測站資料 5
2-4 蒙地卡羅模擬 6
2-5 地動參數之經驗公式 6
2-5-1 地震矩規模經驗式 6
2-5-2 地震動衰減式 7
2-6 參數不確定性 8
2-7 敏感度分析 8
第三章　研究方法 15
3-1 NCEER液化潛勢評估 15
3-2 變異數法 17
3-3 COV 18
3-4 參數設定 18
3-5 計算流程 18
第四章　結果分析與討論 21
4-1 代號設定 21
4-2 地質因子與大地工程因子 21
4-3 地質因子 22
4-4 大地工程因子 23
4-5 所有因子 25
第五章　結論與建議 60
5-1 結論 60
5-2 建議 61
參考文獻 62

參考文獻

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指導教授

王瑞斌(Jui-Pin Wang)

審核日期

2024-6-19

推文