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研究生： 溫惠鈺
Hui-Yu Wen
論文名稱： 地理資訊系統應用於員林地區液化災損及復舊調查之研究
The Application of GIS in Liquefaction Analysis and Remediation in Yuan-Lin
指導教授： 李崇正
Chung-Jung Lee
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
畢業學年度： 90
語文別： 中文
論文頁數： 107
中文關鍵詞： 液化分析 、復舊調查 、地理資訊系統
外文關鍵詞： Geographic Information System, Remediation, Liquefaction Analysis
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    • 集集地震過後，已有許多學術界或工程界的專家學者針對員林地區的土壤液化現象作了相關的調查、研究及分析工作。不過多為利用目前土木工程界所熟悉的簡易土壤液化潛能評估法、土壤液化潛能指數分析法及簡易震陷量評估法，來對員林地區的土壤特性作相關研究，而還沒有一個對當地地震災後復舊情況的完整調查。故本研究即欲對員林地區震災後的復舊狀況建立一完整的災後復舊調查，以應用於未來的液化災損評估上。
    本研究首先對員林地區進行簡易之液化潛能評估，包括了液化潛能指數及震陷量之分區，再以問卷進行現地訪談的方式，瞭解員林地區之災害復舊狀況，並利用地理資訊系統的科技來展現員林地區所有災損點調查結果及液化分析結果。
    土壤液化分析結果顯示，員林地區的東區及南區屬於液化潛能較高的區域；而除了應用工程界最常應用的Iwasaki液化潛能指數來評斷液化潛能之外，另外還需考量液化層與非液化覆土層厚度的關係，這樣在設計上才較能符合現場狀況，較不容易產生高估或是過於保守的情形。復舊調查結果顯示，重量越重的建物，在遭受到液化災害時所產生的沉陷量也會越大，建物損害的狀況則受基礎型式影響。在復舊工作的花費上，若復舊方式僅修整地坪，花費最多不超過50萬，若進行建物扶正或補強，花費多大於50萬，且視工法的不同而有所所不同。

    After the Chi-Chi earthquake, the extent of liquefied area and the associated damages in Yuan-Lin have been investigated and analyzed by many local experts. Most of them adopted the different simplified method of soil liquefaction assessments (i.e., SPT-N values or CPT-qc values) to evaluate the liquefaction potential, however, a complete investigation on the remediation of damaged buildings in Yuan-Lin was still scarce. In this study, A comparison of the results from the liquefaction analysis and the survey of the remediation of damaged buildings caused by liquefaction in Yuan-Lin were performed.
    The contours of liquefaction potential index and the post-earthquake settlements in Yuan-Lin were established, and then using both field reconnaissance and a questionnaire survey the local resident on the state of related remediation of damaged buildings in Yuan-Lin. Finally a Geographic Information System is adopted to display the results of the liquefaction analysis and the remediation states.
    The analytical results show that eastern and southern parts of Yuan-Lin have the higher liquefaction potential. The relationship of the thickness of unliquefable surface layer and the thickness of liquefiable layer should be considered. The heavier the building is the more subsidence will occur. The survey shows that the expenses are less five hundred thousand dollars if the remediation works are limited to re-finishing the first floor slab.

    目錄 內 容 頁次 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 致 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 1 1.3 研究內容 2 第二章 文獻回顧 3 2.1 土壤液化分析法 3 2.1.1 SPT-N液化潛能評估法 3 2.1.2 CPT-qc液化潛能評估法 9 2.1.3 簡易液化危害分析 13 2.1.4 震後砂土層體積應變量與震陷量之計算 14 2.1.5 員林地區土壤液化研究現況 16 2.2 地理資訊系統簡介 18 2.2.1 地理資訊系統的發展歷史 19 2.2.2 地理資訊系統的資料結構 19 第三章 研究方法 21 3.1 員林地區土壤液化分析及復舊調查 21 3.1.1地理及地質概述 21 3.1.2 液化分析 22 3.1.3 鑽孔資料來源及資料庫建置 22 3.1.4 復舊調查資料收集 23 3.2 地理資訊系統的應用 24 3.2.1 資料蒐集 24 3.2.2 ArcView的應用 25 3.3 液化分析結果與ArcView的結合 26 第四章 員林地區液化災損分析及復舊調查結果 28 4.1 液化災損分析結果 28 4.1.1 土壤液化分析結果 28 4.1.2 液化層與非液化覆土層厚度對液化災損之影響 30 4.1.3 土壤剖面分布對以液化分析的影響 33 4.1.4 液化災損分析及訪談所得液化災損結果之比較 34 4.1.5 震陷量之比較 34 4.2 復舊調查結果 35 4.2.1 建物資料與沉陷量之關係 35 4.2.2 基礎型式與修復型態之關係 36 4.2.3 復舊花費調查 37 第五章 結論與建議 39 5.1 結論 39 5.2 建議 41 參考文獻 42 表目錄 表 別 說 明 頁次 表2-1 Ic值與土壤種類之關係表 44 表2-2 不同地震規模對砂土層反覆剪應力比之影響修正 44 表2-3 不同地震規模對乾砂體積應變之影響修正 45 表2-4 向量式資料及網格式資料優缺點比較表 45 表3-1 鑽孔資料來源統計表 46 表3-2 「第一層表單檔」建檔格式範例 46 表3-3 第二層表單之「土壤剖面檔」建檔格式範例 46 表3-4 第二層表單之「基本物性檔」建檔格式範例 47 表3-5 地震災害調查問卷 48 表3-6 員林地區液化災害調查表 49 表4-1 有液化表徵孔位之土層特性表（以SPT資料判斷） 50 表4-2 無液化表徵孔位之土層特性表（以SPT資料判斷） 51 表4-3 有液化表徵孔位之土層特性表（以CPT資料判斷） 52 表4-4 無液化表徵孔位之土層特性表（以CPT法資料判斷） 53 表4-5 呂宋島地震損害建物之基本資料 54 圖目錄 圖 別 說 明 頁次 圖2-1 NCEER工作小組對Seed簡易法之液化強度曲線所作的修正 55 圖2-2 多位學者所建議之地震規模修正因子MSF之比較 56 圖2-3 新日本道路協會簡易經驗法液化分析流程 57 圖2-4 T-Y簡易經驗法液化分析流程 58 圖2-5 CPT正規化後之土壤分類圖 59 圖2-6 IC與KC之關係圖 60 圖2-7 Robertson et al.(1998)之液化分析流程 61 圖2-8 CPT土壤分類圖 62 圖2-9 液化土層與非液化土層厚度之定義 63 圖2-10 判斷液化是否導致地表破壞之經驗圖 63 圖2-11a Tokimatsu簡易砂土層震陷評估流程圖（飽和砂土層適用） 64 圖2-11b Tokimatsu簡易砂土層震陷評估流程圖（乾燥砂土層適用） 65 圖2-12 飽和潔淨砂土液化後體積應變與反覆剪應力比、(N1)60之關係 66 圖2-13 尚未完全液化之飽和潔淨砂土體積應變與正規化應力比之關係 67 圖2-14 有效剪應變經驗曲線 68 圖2-15 乾砂體積應變、反覆剪應變與修正後的SPT-N值關係圖 69 圖2-16 飽和潔淨砂土液化後體積應變與抗液化安全係數、SPT-N之關係 70 圖2-17 Ishihara飽和潔淨砂土層簡易震陷評估流程圖 71 圖2-18 員林鎮土壤液化現狀勘查地點 72 圖2-19 員林地區集集大地震液化潛能指數等值線分佈綜合圖 73 圖2-20 以單評估疊加法所得之員林地區液化潛能圖 74 圖2-21 網格式資料格式與向量是資料格式比較圖 75 圖2-22 屬性資料之結構圖 75 圖2-23 空間資料與屬性資料之連結 76 圖3-1 員林鎮行政區域圖 77 圖3-2 員林地區附近斷層及災害地震震央分佈 78 圖3-3 液化潛能分析系統_資訊控制面版 79 圖3-4 CPT液化分析面版 79 圖3-5 ArcView應用視窗圖 80 圖3-6 SPT及CPT鑽孔分佈圖 81 圖3-7 訪問點分佈圖 81 圖3-8 SPT鑽孔查詢圖 82 圖3-9 CPT查詢圖 82 圖3-10 訪問點查詢圖 83 圖4-1 JRA液化潛能指數等值平面圖 84 圖4-2 JRA震陷量等值平面圖 84 圖4-3 NJRA液化潛能指數等值平面圖 85 圖4-4 NJRA震陷量等值平面圖 85 圖4-5 T-Y液化潛能指數等值平面圖 86 圖4-6 T-Y震陷量等值平面圖 86 圖4-7 Seed液化潛能指數等值平面圖 87 圖4-8 Seed震陷量等值平面圖 87 圖4-9 R&W液化潛能指數等值平面圖 88 圖4-10 R&W震陷量等值平面圖 88 圖4-11 Olsen液化潛能指數等值平面圖 89 圖4-12 Olsen震陷量等值平面圖 89 圖4-13 液化層與非液化覆土層厚度之關係 90 圖4-14 三和里無液化表徵孔位之土壤剖面圖 90 圖4-15 崙雅里有液化表徵之土壤剖面圖及建物災損狀況 91 圖4-16 惠來里有液化表徵之土壤剖面圖及建物災損狀況 92 圖4-17 民生里有液化表徵之土壤剖面圖及建物災損狀況 93 圖4-18 浮圳里有液化表徵之土壤剖面圖及建物災損狀況 94 圖4-19 正規化後的液化層與非液化覆土層厚度之關係圖 95 圖4-20 現地訪談與工程計算所得震陷量之比較圖 96 圖4-21 問卷調查結果比例圖 97 圖4-22 復舊型態比例圖 97 圖4-24 建物型式比例圖 98 圖4-25 樓層數比例圖 99 圖4-26 不同樓層數之沉陷量與案例個數關係圖 101 圖4-27 樓層數與平均沉陷量之關係圖 102 圖4-28 建坪數與沉陷量之關係圖 103 圖4-29 建物型式與沉陷量之關係圖 103 圖4-30 修復型態比例圖 104 圖4-31 不同復舊方法之樓層數與修復價錢之關係圖 106 圖4-32 復舊方式與復舊價錢之關係圖 107

    參考文獻
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