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系統識別號 U0002-2407200614110600
中文論文名稱 台灣西南地區土壤之SPT-N 值分佈及其工程性質探討
英文論文名稱 The SPT-N Value and its Engineering Properties of Soils in South-West Taiwan
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 陳建伸
研究生英文姓名 Chien-Shen Chen
學號 693310194
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-28
論文頁數 191頁
口試委員 指導教授-楊長義
委員-曾一平
委員-林銘郎
中文關鍵字 標準貫入試驗  鬆軟地盤  台灣西南地區 
英文關鍵字 Standard Penetration Test  Soft Ground  South-West Taiwan 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 本研究搜集台灣西南沿海地區之鑽探資料,利用空間插值法推估西南沿海地區的土層性質分佈,並經過經驗公式將SPT-N值轉換為各種工程參數,以了解西南沿海地區的土壤工程性質分佈狀況。另外,藉由各種鬆軟地盤之判斷準則,分析西南地區之鬆軟地層分佈。其中,除利用「單一準則」進行鬆軟地盤判斷外,尚將目前常見之幾種鬆軟地盤準則(N值、含水量、鬆軟土層厚度)整合,進行「多重式準則」的多重判斷,最後將西南沿海地區的地盤鬆軟程度分級,並繪製成鬆軟地質分區圖以供使用參考。
研究結果如下:(1)本文所搜集各縣市之鑽探資料大致分佈狀況如後:彰化縣與雲林縣較為均佈,嘉義以南的縣市多在於沿海處,台中縣則為集中於南區。(2)利用N值可簡易快速判定鬆軟地盤位置,但該鬆軟土層厚度卻可能很薄,顯見利用單一準則判定可能會有偏差。(3)將鬆軟土壤分佈與地形變遷資料比對後,發現歷史記載有地形變遷處確有N值較低、含水量高、鬆軟土壤厚度大等鬆軟土壤之特性,顯示兩者間的關係密切。(4)西南部七縣市中,現代沖積層範圍內的土層N值大部份都小於10,或甚至低於4,地質相當鬆軟,其分佈範圍大致在南二高之西側。(5)綜合多種判定準則(根據Nmin值、最高含水量及鬆軟土層厚度)後進行評估得知:雲林縣麥寮鄉、土庫鎮的地盤分區被列為III級鬆軟地盤(極鬆軟),顯示經過鬆軟地盤判斷準則多重判定之方式具一定參考性。
英文摘要 This research integrates the borehole data of the south-west coastal area of Taiwan to analyze soil properties. First, this borehole data estimates the soil properties of the south-west coastal area in Taiwan with space Interpolation. Second, it’s easier to realize the distribution of soil engineering properties with the method of transferring SPT-N value to Engineering parameters by empirical formula. In addition, we can discriminate soft ground from south-west area of Taiwan with several criterion of soft ground. Most of all, this study combines SPT-N value, water content, and thickness of soft soil, three criterion, to classify ground based on different level of soft soil. As a result, it leads to new pictures of different level of soft ground for reference.
The following are the main result:
(1) The borehole data of this study indicates its rough distribution of Taiwan as below: Changhua and Yunlin are well mixed; Chiayi, Tainan, Kaohsiung, and Pingtung are concentrated on coastal area; Taichung on south area.
(2) We can tell where the soft ground is quickly by SPT-N value only, but it’s still not precise.
(3) The area with landform changes have these three characteristics: lower SPT-N value, higher water content, and the thickness of soft ground.
(4) The majority of SPT-N values of soil in alluvium are smaller than ten, or even lower than four. That means the soil in alluvium is extremely soft.
(5) This research is of great worth for combining with three criterion of soft ground, SPT-N value, water content, and thickness of soft soil to analyze the ground of two towns (Mailiao and Tuku) of Yulin and verify the soft ground level correspond to actual situation absolutely.
論文目次 目錄
目錄 I
表目錄 VII
圖目錄 IX
第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究方法 1
1.3 研究內容 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 鬆軟地質之定義 5
2.1.1 台灣規定 5
2.1.2 日本規定與Kamon & Bergado建議 6
2.1.3 本研究對鬆軟地盤之認定原則 6
2.2 標準貫入試驗之沿革 6
2.3 N值修正式 7
2.3.1 有效覆土應力修正 7
2.3.2 地下水位影響修正 8
2.4 鑽孔之代表N值 9
2.4.1 Schmertmann (NSch)計算法 9
2.4.2 Parry(NParry)計算法 10
2.5 鑽探資料與工程參數之關聯 11
2.5.1 N值與土壤強度參數之經驗公式 11
2.5.2 N值與土壤力學參數之經驗公式 13
2.5.3 其他經驗公式 14
2.6 數值地圖之空間插值法 15
2.6.1 Kriging法 15
2.6.2 自然鄰點法 16
2.6.3 最小曲率法 16
2.6.4 空間插值法之比較 16
第三章 台灣西南地區沖積層地形之變遷 19
3.1 海岸線變遷 19
3.1.1 笨港海域 19
3.1.2 蚊港海域 20
3.1.3 倒風港海域 21
3.1.4 台江港海域 21
3.1.5 堯港海域 22
3.1.6 打鼓港海域 22
3.1.7 海岸線變遷結論 23
3.2 河道變遷 23
3.2.1 北港溪 23
3.2.2 朴子溪 24
3.2.3 八掌溪 24
3.2.4 急水溪 25
3.2.5 曾文溪 25
3.2.6 鹽水溪 26
3.2.7 二仁溪 26
3.2.8 岡山溪 27
3.2.9 嘉南地區舊河道 27
3.3 台灣西南地區地形變遷結論 29
第四章 台灣西南地區地表地質概況 31
4.1 台灣西南地區平原丘陵分佈及概況 31
4.1.1 台中彰化地區 31
4.1.2 濁水溪沖積平原 32
4.1.3 嘉南海岸平原 33
4.1.4 屏東沖積平原 33
4.1.5 嘉義丘陵 33
4.1.6 新化丘陵 34
4.2 推估鬆軟地盤所在鄉鎮之方法 34
4.3 各縣市之海埔及河埔地 35
4.3.1 台中縣市 35
4.3.2 彰化縣市 36
4.3.3 雲林縣市 38
4.3.4 嘉義縣市 40
4.3.5 台南縣市 42
4.3.6 高雄縣市 45
4.3.7 屏東縣市 47
4.4 推估台灣西南地區鬆軟地質分佈位置 48
第五章 鑽探資料之處理及其基本性質分佈 49
5.1 鑽孔資料 49
5.1.1 鑽孔基本資料 49
5.1.2 土壤試驗資料 49
5.2 鑽探資料正確性 50
5.2.1 試算表檢核 50
5.2.2 無法檢核資料 51
5.2.3 檢核結果處理 51
5.3 資料擷取處理 52
5.3.1 資料讀取及計算項目 52
5.3.2 假設條件 52
5.3.3 輸出項目 54
5.3.4 計算範例 54
5.4 空間插值法之繪圖成果比較 55
5.5 資料比對辨識 55
5.6 鑽孔資料取孔密度之考慮 56
5.7 鑽孔基本性質之分佈 58
5.7.1 鑽探鑽掘深度 58
5.7.2 地下水位 58
5.7.3 含水量 58
5.7.4 液性限度與塑性指數 59
第六章 台灣西南地區軟弱地層分區 61
6.1 地質分區之原則 61
6.2 N值分佈 61
6.2.1 隨深度之Nmin值變化狀況 61
6.2.2 土壤Nmin值分佈 63
6.2.3 等值N值(Neq)分佈 66
6.2.4 鬆軟地質之分區 67
6.2.5 鬆軟土層之厚度分佈 68
6.3 N值與推估之鬆軟地盤分佈比較 71
6.3.1 Nmin值分佈與推估鬆軟地盤 71
6.3.2 鬆軟土壤厚度與推估鬆軟地盤 72
6.3.3 土壤最高含水量與推估鬆軟地盤 73
6.3.4 地下水位及含水量與液化潛能 74
第七章 台灣西南地區土壤工程性質分佈 77
7.1 土壤強度參數 77
7.1.1 黏土凝聚力C 77
7.1.2 砂土摩擦角 77
7.1.3 容許淨承載力q 78
7.2 土壤力學參數 78
7.2.1 彈性模數E 78
7.2.2 最大剪力模數Gmax 79
7.2.3 水平反力係數Kh 79
7.3 黏土壓縮及膨脹性質 80
7.3.1 土壤壓縮指數CC 80
7.3.2 膨脹潛能S 80
第八章 多重式鬆軟地盤評估 81
8.1 案例式建構鬆軟地盤判定準則 81
8.1.1 多重式鬆軟地盤判定準則 81
8.1.2 以台灣高速鐵路土庫段為例之驗證 83
8.1.3 以南二高後續計畫九如至林邊路段為例之驗證 84
8.2 各縣市鬆軟地盤之微分區 85
8.3 各縣市之鬆軟土壤性質分佈 86
8.3.1 台中縣 87
8.3.2 彰化縣 87
8.3.3 雲林縣 87
8.3.4 嘉義縣 88
8.3.5 台南縣 88
8.3.6 高雄縣 89
8.3.7 屏東縣 89
8.4 台灣南北高速鐵路沿線之鬆軟土壤分佈 89
8.5 土壤鬆軟分佈及工程參數圖指標 92
第九章 結論與建議 93
9.1 結論 93
9.2 建議 95
參考文獻 97
附表 101
附圖 113
表目錄
表 2.1日本對各種構造物之軟弱地盤判定表(稻田倍穗,1973) 101
表 2.2各種交通工程所定義之軟弱地質表(Kamon & Bergado,1991) 101
表 2.3砂質地盤之SPTN值結果簡易土壤判斷表(陳金溪,1985) 102
表 2.4黏土地盤之SPTN值結果簡易土壤判斷表(陳金溪,1985) 102
表 2.5Neq值計算表(杜風工程顧問有限公司,2005) 102
表 2.6黏性土壤之凝聚力與N值對照表(日本道路協會,1977) 103
表 2.7砂性土壤之摩擦角與N值對照表(Meyerhof,1956) 103
表 5.1本文搜集各縣市鑽孔量之統計表 103
表 5.2修正N值之計算說明例 104
表 8.1台中地區之地質分佈狀況 105
表 8.2彰化地區之地質分佈狀況 106
表 8.3雲林地區之地質分析 107
表 8.4嘉義地區之地質分析 108
表 8.5台南地區之地質分析 109
表 8.6高雄地區之地質分析 110
表 8.7屏東地區之地質分析 111
表 8.8圖號指標表 112
圖目錄
圖 2.1標準貫入試驗操作示意圖 113
圖 2.2圓形荷重之影響因子(IZ)分佈圖(Schmertmann, 1970) 113
圖 2.3說明範例之N值與深度z圖(杜風工程顧問有限公司,2005) 114
圖 2.4Kriging空間插值法說明例 114
圖 2.5自然鄰點插值法(Natural Neighbor)空間插值法說明例 115
圖 2.6最小曲率法(Minimum Curvature)空間插值法說明例 115
圖 3.1二十世紀台灣西南海岸線圖(陳翰霖,1999) 116
圖 3.2十八世紀台灣西南海岸線圖(陳翰霖,1999) 116
圖 3.3雲嘉交界處之笨港海域海岸線變遷示意圖(陳翰霖,1999) 117
圖 3.4嘉義縣境內蚊港及倒風港海域海岸線變遷示意圖(陳翰霖,1999) 118
圖 3.5台南縣境內台江海域海岸線變遷示意圖(陳翰霖,1999) 119
圖 3.6高雄縣境內堯港海域海岸線變遷示意圖(陳翰霖,1999) 120
圖 3.7高雄市旗津區打鼓港海域海岸線變遷示意圖(陳翰霖,1999) 121
圖 3.8台灣西南部大型海埔地開發位置圖(陳翰霖,1999) 122
圖 3.9台灣西南地區主要河流分佈圖(陳翰霖,1999) 123
圖 3.10雲林縣與嘉義縣交會處北港溪河道變遷示意圖(張瑞津,1997) 124
圖 3.11嘉義縣境內朴子溪河道變遷示意圖(張瑞津,1997) 124
圖 3.12嘉義縣與台南縣交界處八掌溪河道變遷示意圖(陳翰霖,1999) 125
圖 3.13台南縣境內急水溪河道變遷示意圖(張瑞津,1997) 126
圖 3.14台南縣境內曾文溪河道變遷示意圖(陳翰霖,1999) 127
圖 3.15台南縣境內二仁溪河道變遷示意圖(張瑞津,1997) 128
圖 3.16嘉南地區舊河道分佈圖(張瑞津,1997) 128
圖 3.17台灣西南地區地形變遷分佈狀況 129
圖 4.1台灣西南沿海地質圖(杜風工程顧問有限公司,2005) 130
圖 4.2台中彰化地區平原及盆地位置(改繪自杜風工程顧問有限公司,2005) 131
圖 4.3濁水溪沖積平原位置(改繪自杜風工程顧問有限公司,2005) 132
圖 4.4嘉南海岸平原位置(改繪自杜風工程顧問有限公司,2005) 132
圖 4.5屏東沖積平原位置(改繪自杜風工程顧問有限公司,2005) 133
圖 4.6嘉義丘陵位置(改繪自杜風工程顧問有限公司,2005) 134
圖 4.7新化丘陵位置(改繪自杜風工程顧問有限公司,2005) 134
圖 4.8台中地區之古地圖(洪英聖,1999) 135
圖 4.9彰化地區之古地圖(洪英聖,1999) 135
圖 4.10雲林嘉義地區之古地圖(洪英聖,1999) 136
圖 4.11台南地區之古地圖(洪英聖,1999) 136
圖 4.12高雄地區之古地圖(洪英聖,1999) 138
圖 4.13屏東地區之古地圖(洪英聖,1999) 138
圖 4.14台灣西南沿海軟弱地質預測分佈(杜風工程顧問有限公司,2005) 139
圖 4.15本文預測台灣西南地區鬆軟地質可能分佈區 140
圖 5.1本研究所搜集之鑽孔分佈狀況 141
圖 5.2本研究搜集鑽探資料之基本資料範例 142
圖 5.3本研究搜集鑽探資料之試驗資料範例 142
圖 5.4本研究資料前處理流程圖 143
圖 5.5試算表檢核-統一土壤分類 144
圖 5.6試算表檢核-深度 144
圖 5.7試算表檢核-密度檢核及計算 145
圖 5.8試算表檢核-座標錯誤(無法檢核) 145
圖 5.9鑽孔鑽掘深度統計 146
圖 5.10Nmin的分佈深度統計 146
圖 5.11考慮不同深度之Nmin分佈狀況 147
圖 5.12同一鑽孔內Nmin重複現象 148
圖 5.13鑽孔內鬆軟土壤厚度統計 148
圖 5.14空間插值法之比較 149
圖 5.15棋盤式切割方法比較 150
圖 5.16本研究搜集之鑽探鑽掘深度分佈狀況 151
圖 5.17本研究搜集之地下水位分佈與河系關係 152
圖 5.18本研究區地層含水量狀況 153
圖 5.19本研究區最高液性限度分佈狀況 154
圖 5.20本研究區之最高塑性指數分佈狀況 155
圖 6.1不同深度Nmin值分佈狀況 156
圖 6.2不同深度之Nmin值立體分佈狀況 157
圖 6.3土壤Nmin值分佈狀況 158
圖 6.4黏性土壤之Nmin值分佈狀況 160
圖 6.5砂性土壤之Nmin值分佈狀況 162
圖 6.6 Neq值分佈狀況 164
圖 6.7鬆軟程度分級 165
圖 6.8鬆軟地層厚度分佈狀況(黏土N值≦4或砂土N值≦10) 166
圖 6.9 Nmin值與推估之鬆軟地盤比較 167
圖 6.10黏土Nmin值與推估之鬆軟地盤比較 168
圖 6.11砂土Nmin值與推估之鬆軟地盤比較 169
圖 6.12鬆軟土壤厚度與推估之鬆軟地盤比較 170
圖 6.13最高含水量與推估之鬆軟地盤比較 171
圖 6.14嘉義縣之液化潛能第三級評估結果(Seed97法)(王志榮,2003) 172
圖 6.15台南之液化潛能第三級評估結果(Seed97法)(王志榮,2003) 172
圖 6.16高雄之液化潛能第三級評估結果(Seed97法)(王志榮,2003) 173
圖 6.17屏東縣之液化潛能第三級評估結果(Seed97法)(王志榮,2003) 174
圖 7.1黏性土壤凝聚力值分佈 175
圖 7.2砂土摩擦角分佈 176
圖 7.3地層承載力分佈 177
圖 7.4土壤彈性模數分佈 178
圖 7.5最大剪力模數分佈 179
圖 7.6地層水平反力係數分佈 180
圖 7.7黏性土壤壓縮指數分佈 181
圖 7.8黏性土壤膨脹潛能分佈 182
圖 8.1地質鬆軟等級分區 183
圖 8.2高鐵土庫段附近之地盤土壤性質 184
圖 8.3南二高林邊段附近之地盤土壤性質 184
圖 8.4台中地區鬆軟土壤分佈 185
圖 8.5彰化地區鬆軟土壤分佈 186
圖 8.6雲林地區鬆軟土壤分佈 187
圖 8.7嘉義地區鬆軟土壤分佈 188
圖 8.8台南地區鬆軟土壤分佈 189
圖 8.9高雄地區鬆軟土壤分佈 190
圖 8.10屏東地區鬆軟土壤分佈 191
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論文使用權限
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