作者

周功台

摘要

台灣位於環太平洋地震帶上，大小地震發生頻繁，是眾所周知的事實。未來，地震將不定時且不斷地發生，乃無可避免，因此工程界須永無止境地面臨地震的挑戰，並設法克服其所造成的威脅。地震引起的災害損失程度往往隨著社會、經濟的成長而擴大加劇，社會愈進步，可能之生命財產損失愈大。近年來政府又積極推動六年國建計劃，民間亦展開大型投資案，重大工程建設陸續“上馬”，於各項工程進行規劃、設計之際，針對地震所造成的危害程度之考量、評估，應為不可輕忽的重要環節。而在地震災害中，地盤困地震所引致之土壤液化現象，亦可能造成相當嚴重的災害損失，尤其位於西部沿海地區之地盤，其淺層土壤多屬組構疏鬆的砂性土，為近期沖積形成或人工填築而成的，所具之液化潛能皆頗高。因此，地震時土壤發生液化現象之分析、評估，以及必要時所宜採行之防治措施，應為重大工程設計工作中極重要的一項課題。雖然自唐山大地震後十餘年來，世界各地亦不斷地有重大地震災害發生，惟似乎因液化現象所引致災害損失並不顯著﹔同時，於近數十年來，本省因液化現象所造成之災害損失案例亦不多見，以致吾人對地震時地層發生液化所可能造成之重大影響，似已有日漸輕忽之傾向。本期以「液化與防治」作為主題，希望藉此主題的研討，再度提醒工程界正視地震所造成的液化問題。
由於近幾年來，有關液化潛能之分析評估方法，似未見任何突破性的進展，慣常採用的方法之相關討論著述，已於地工技術雜誌第九期中介紹過，大地工程師都應相當熟稔，本期並未進一步加以介紹、探討，而以液化潛能之風險評估、防治方法及實際防治案例等方面為主。本期陳俶季教授以國內較慣用之Seed & Idriss之液化潛能簡易分析法，採機率模式將所涉及的參數之不確定性都列入考慮，評估液化的風險，對該分析法所可能穩含的誤差，作了相當完整的闡釋及實例說明﹔張惠文教授、廖新興、鄭清江等諸位先生就液化防治方法的原理及處理效用，作了深入淺出的闡述及研討﹔余明山、鍾毓東、陳福成、王傳奇等諸位先生介紹永安液化天然接收站之地層液化防治改良案例，詳細探討振動夯實砂樁改良效果及其檢驗方法，頗值得參考。此外，倘液化潛能分析欲採精確之分析法，則須進行地震時地層的動力反應分析，而一般大地工程師多視之為畏途，望之卸步。林晉祥博士以其特有的筆法，將艱深的理論化為生動的論述，絕妙極了！林博士亦將其「智慧財產」（兩套分析程式）提供出來，願與讀者共享，倘有興趣者，可逕向地工技術雜誌社拷貝。另外，本期亦蒐羅了歐章煜教授、丘達昌先生等人，針對軟弱土層進行深開挖工程時採用不同的地盤改良方式，所產生之行為、效用的分析討論﹔張志榮、黃鋼、林軒博士等諸位先生探討軟弱黏土層沉陷與結構剛性間之互制行為關係﹔以及，姚羲久先生與幾位日本友人共同就岩盤中冷凍倉儲隔熱措施之理論分析、研討與隔熱效應方面，作了精彩的介紹，使本期內容生色不少！
由謝敬義先生主稿之技術講座專欄「壩工與地質」，自36期至本期分三次刊載，已全部刊完。本刊下（39）期之專輯主題為「斷層與破碎帶之處理」，係由陳宏字博士主編，內容必然精彩可期！

作者

石中光

摘要

地工技術雜誌自發刊以來，已屆九年有餘，對國內大地工程技術之發展提昇，貢獻卓著，至為欽佩！今承蒙邀請撰寫贈言，尤感榮幸。
本人參與國家工程建設四十多年來，經常遭遇有關大地工程方面的問題，尤其早期國內大地工程領域尚處於萌芽階段，一般土木工程師多缺乏大地工程方面的認知與訓練。因此，有關大地工程之問題往往疏於防患而變得極為棘手。現隨手舉幾個實例以供參考。如民國四十九年興建麥帥公路基隆河橋，由於地盤極為軟弱，沉箱深達32公尺，下沉時往往急速沉陷，最大一次竟一次下落五公尺之多，困難於控制而且產生一公尺多之傾斜。後經種種努力，方得以回正並完成基礎施築，此案例使我深刻體認到大地工程技術的重要性。後來，本人負責中山高速公路的規劃設計及北部路段的施工，更遭遇各種大地工程的難題：如軟弱地基上填土路基產生大量沉陷、填築路堤於施工產生滑動破壞、開挖路塹大量滲水導致路基夯實困難或邊坡滑動坍方，其中印象最深刻之案例為新竹湖口路段左側邊坡坍滑三百多公尺，而通車之期不遠，後幸經在坡頂下挖掘截水隧道排水，並配合在坡腳設置蛇籠擋土牆，才能在極短時間內克服此一問題，終於達成任務。
現正值政府大力推動六年國建之際，各項工程建設：如高速公路、捷運系統、高速鐵路、快速道路等均與大地工程密切相關﹔而今日遭遇之地土問題，由於工程環境條件之限制，如高速公路經過山區之大規模順向坡開挖﹔經過泥岩地區之邊坡保護﹔長大隧道設計施工﹔經過濱海地盤下陷區之基礎設計﹔日益受到重視之環境保護及土地保育問題等，亦遠較以往複雜困難，且影響層面廣泛，因此今日之大地工程師顯然已面臨遠較以往更大的挑戰。
中華顧問工程司基於業務需要，二十餘年來均極為重視大地工程。自民國六十四年起即成立大地工程部並附設土壤試驗室，其間藉參與國家重大工程建設之便，引進許多大地工程設計及施工新技術。近二年來，為配合國家推動六年國建交通建設計畫，本工程司更積極吸收大地工程人才，地工人員逐步擴增至近百人之規模。另有鑑於國內日益增多之隧道工程，近年來更延聘國內外隧道專家，積極培訓隧道設計人才，已收到相當成果。此外，為配合都市往地下空間發展及大斷面長隧道發展之趨勢，本工程司亦編列研究發展經費，進行有關大深度開挖及各種特殊地盤條件（卵礫石層及泥岩）隧道工法之研究，期能配合工程界為國內整體大地工程技術之提昇盡一份心力，並祈工程先進多多給予指教。

英文篇名

RISK ASSESMENT FOR LIQUEFACTION POTENTIAL OF SOIL

作者

陳俶季

摘要

本文使用機率方法來評估飽和砂土在地震作用下之液化風險。為了達此目標，首先以現場觀測資料或室內反覆載重試驗結果推測土壤之抗剪強度，再考慮評估土壤液化潛能所有牽涉於內的參數之不確定性，而提出土壤液化之機率模式。最後，以簡單範例說明機率模式之評估過程。

英文摘要

Probabilistic method is used in this study to evaluate the liquefaction potential for a saturated sand deposit under earthquake loading. To achieve this object, the Cyclic strength of a soil deposit is estimated by using field observation data and laboratory cyclic testing results. Then, a probabilistic model is developed to estimate the liquefaction potential of a deposit considering the uncertainties are presented to illustrate the proposed probabilistic procedures.

英文篇名

LIQUEFACTION PREVENTION TECHNIQUES OF SAND LAYER

作者

張惠文、廖新興、鄭清江

摘要

飽和且疏鬆之砂質地盤如承受地震等反覆載重之作用，很可能產生大量的超額孔隙水壓而發生液化現象，因而引發噴砂、填土之崩坍、地下結構物之上浮或地盤沈陷等災害。砂質地盤之液化不論古今均有案例可查，這類災害往往破壞當時之經濟建設成果，危及民眾生命財產的安全。由文獻調查可以得知在過去的年代中曾有很多液化災害發生（Wakamatsu，1991），而考古的進行亦曾發掘出古代的液化遺跡（kangawa，1992）。另外，1964年日本的Niigata大地震曾造成極大的災害，1983年的日本海中部大地震及1990年的菲律賓地震亦均有液化現象發生而造成大災害。最近全省各重要都會區均積極地規劃開發，而濱海地區或離島工業區之開發亦被列為重要之建設工作。此外，籌劃中之高速鐵路亦將沿本省西部沿海地區興建。這些地區之原地盤或回填地盤很多都為疏鬆砂土所構成。對自然形成的疏鬆砂質地盤或以人工新填築地盤之耐震設計而言，液化問題至為重要。由以往的地震受害情況可以看出，基礎地盤之土質情況為影響結構物耐震特性極重要之因素。因此不論是進行地盤改良或採用設計良好的基礎結構或兩者互相配合，均為防止地盤液化之良好處理方式。防止液化的方法很多，其中有不少方法在工程界沿用已久，深具傳統性，但也有利用新近開發出來的地盤改良技術或採用特殊設計之基礎，而得到相當良好的防治效果，在方法上深具挑戰性。本文針對主要液化防止方法之原理作一整理，並對較具代表性或新近開發之方法作一探討及敘述。

英文摘要

Liquefaction may be induced by earthquake ground motion in sandy or silty deposits. Principles of liquefaction prevention techniques and developments of several anti-liquefaction methods of loosely saturated sandy ground are illustrated in this paper. Comparisons are also made in consideration of basic construction techniques and treatmnt effects among various anti-liquefaction methods. Finally, two ground improvement methods and a special way of designing mat foundation is discussed.

英文篇名

CASE STUDY ON GROUND IMPROVEMENT EVALUATION BY IN-SITU TESTS

作者

余明山、鍾毓東、陳福成、王傳奇

摘要

位於台灣本島西南海岸的永安液化天然氣接收站是以人工抽砂浚填方式築造的新生地，基地面積廣達72公頃，站內的二期儲槽擴建工程須建造三座容量各為13萬立方米的液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）地下儲槽，其編號分別為T－104，T－105及T－106，配置及斷面則示如圖一。新生地的組成，主要為構造疏鬆的沈泥質細砂，並局部夾雜集中沈積的細粒土壤（silt or clay pockets），因此須加以改良，以維護地下儲槽週邊上設施之功能及安全。本文介紹此一地層改良案例，由規劃、設計、模擬施工至正式施工之整體執行程序及其嚴格的品管、檢驗措施供地工同仁參考。文中對夯實砂樁的改良效果、貫入阻力增量及國內常引用之日本經驗設計法的適用性、及改良後土壤顆粒是否粉碎等問題，均深入探討比較。此外，對於使用優良級配的河砂與使用貧級配的海砂做為砂樁回填料所獲致的改良效果是否相同，文中亦舉實例加以探討。

英文摘要

Case study on a hydraulic fill reclaimed site which is improved by compaction sand pile（S.C.P）is presented and discussed for the evaluation of improvement effects on various aspects. The anti-liquefaction design object is achieved by the increase of penetration resistance as well as the high density and permeability of S.C.P itself. The increase of penetration resistance depends on the in-situ confining pressure, the soil type, the depth and the original penetration resistance etc.. For fill sand layer with original qc-value of 35~40 kg/cm2 at depth 2m to 10m, the increase could be around 100%. Comparisons indicate an over-estimation of improvement effect for soil depth below 2m and SPT N-value greater than 5, if the empirical relationship of Japan（JSSMFE,1978 is used. CPT qc-value or DMT M-value seems to be a more propriate index in assessing the improvement effect. Preliminary test result shows a similar improvement effect when sea bed sand, instead of well-graded river sand is used as the S.C.P. fill material. Besides, the installation of S.C.P. makes the fine content of soil stratum increase significantly. As for silt-clay pockets, no obvious improvement effect was found from SPT and CPT test results which were done about 20days after S.C.P. installation. However, the pore water pressure measured by piezocone test shows that the characteristics of soil volumetric change was greatly improved.

英文篇名

ONE-DIMENSIONAL NONLINEAR DYNAMIC ANALYSIS OF SOILS

作者

林晉祥

摘要

大多數大地工程師面臨動力分析多多少少都有些不自在的輕飄感，這毋寧是極為自然的反應。因為動力分析乃是於靜力分析之上，又添加了時間的尺度，要來推想、運算不規則的反應，會如何依隨時間來變動，的的確確是很棘手的。此外，一般教科書與入門文獻，雖然可以幫助吾人瞭解動力分析的林林總總，可是在使用的這個臨門一腳之處往往峰迴路轉，造成讀者只在此山中的遺憾，因此工程師視動力分析為畏途，避而不及，自不在話下，更遑論非線性分析了。筆者的看法，這心結的癥結所在，主要是由於缺乏可供學者入門的數值實驗工具。有見於此，本文除了蜻蜓點水的談論非線性動力分析的要點之外，更重要的是提供兩個交談式的程式，好讓讀者諸君可在PC上進行實驗，期或能因此進而瞭解動力分析所為何事。

英文摘要

The focus of this paper is concentrated on the implementation aspect of the problem. Essential components of a nonlinear dynamic analysis of non-degrading soils are first discussed. Masing's rule is presented in the context of kinematic-hardening plasticity framework. Among the curvilinear backbone curves adopted are hyperbolic, modified Ramberg-Osgood, and Davidenkove-Martin. Finally, two interactive PC based programs are provided. The first one conducts nonlinear analysis of SDOF soil structures, and presents the results in screen plots. These plots include hysteresis loops, various responses in time domain and in frequency domain. The second one constructs hysteresis loops and gives strain-dependent moduli and damping factors.

英文篇名

THE ANALYSIS DESIGN OF SOIL IMPROVEMENT IN DEEP EXCAVATION

作者

歐章煜、丘達昌

摘要

近年來由於經濟快速成長，都會區人口日漸密集，然為解決土地資源有限之問題，各類公共建設及民間建築均有向上求高或向下求深之趨勢。大台北地區之地質多屬軟弱之沈積土壤，於此等軟弱地盤進行開挖時，除可利用建築技術規則或中華民國建築學會（民國77年）編訂之基礎構造設計規範進行擋土壁體貫入深度、開挖面塑性隆起等基本檢核外，街需預測開挖時壁體的變形和開挖區附近地表沈陷的大小及範圍。對於一個深開挖工程而言，縱然基本檢核能滿足規則或規範的要求，然並不保證地盤沈陷會在容許範圍之內。由於過大的地表沈陷可能會危及鄰近建築物的安全，因此若能於開挖施工前，預測在施工過程中可能產生的地盤沈陷大小，則可有效的維護施工安全，以減少工程糾紛的發生。經驗法和數值分析法為二種常用於地盤沈陷之預測方法。經驗法係由實際觀察各種開挖案例完成後地盤沈陷的大小並將之歸納而得的經驗公式，但由於一來缺乏完整地盤沈陷觀測資料，二來無法藉著此方法了解地盤沈陷的機制（Settlement Mechanism），因此未必能有效地利用它來設計輔助工法以減少地盤沈陷。在另一方面，由於開挖行為複雜，影響開挖的因素相當多，再則各開挖基地的地盤條件亦未必完全一致相同，因此經驗法所預測出來的地盤沈陷通常不甚理想，實用價值較為有限。

英文摘要

Excess ground surface settlement, which may cause the damage of nearby buildings, usually occurs during deep excavation in soft clay. If the magnitude of ground surface settlement can be predicted in advance, it will be helpful for designing an auxiliary method to reduce effective method to reduce the settlement. This paper reviews existing methods of predicting ground surface settlement, and discusses their application in soil improvement. Finally, a typical excavation case in soft clay is studied to show the application procedure of finite element methods in soil improvement. A pile-type of soil improvement in excavation zone is designed and analyzed in order to reduce the ground surface settlement. By a series of parametric study, the extent, location and depth of improving zone are determined and the final wall deflection and ground surface settlement are within the allowable limit.

英文篇名

A STUDY OF SETTLEMENT DUE TO THE INTERACTION BETWEEN STRUCTURE AND A SATUATED SOFT CLAY LAYER

作者

張志榮、黃剛、林軒

摘要

本研究在探討含水軟弱土層上施築結構物，結構物地樑剛性與軟弱土層經預壓改良的程度之間的關係，也即結構物在不同程度改良的軟土層中的沈陷與應力分佈情形。結構物地樑剛性範圍為原設計的10－5至103倍，而含水軟弱土層經預壓改良後，其結構荷重應力影響範圍內平均土壤彈性模數由400T／m2增加至600 T／m2。研究結果顯示預壓效果可以減少總沈陷量，但對差異沈陷並無明顯助益。地樑之剛性則可減少差異沈陷量。地樑剛性高之結構物，地樑本身將有較大之應力變化，但其上部結構之應力變化較小，然無論土壤有無經過預壓改良，上述變化量並無明顯改變。

英文摘要

In regular structural design one of the very important task is to find out the forces in structure. and then, select the suitable material and proper dimensions to design the structure. Besides the most offen concern loads such as live load, Dead load, Thermal load, Wind load and Earthquake, in some special Occasions the settlement of the foundation can also be an un-negligible factor to generate some forces in the structure. Amount the settlement, the un-equal settlement will generate the most forces in structure. the un-equal settlement of structure is a result the interrelated action between structure and the soil underneath. It means that not only the charater of soil will influence the magnitude of the un-equal settlement lost also the rigidity of the structure.

英文篇名

UTILIZATION OF CAVERNS AS A REFRIGERATION ROOM

作者

稻田善紀、申村雄一、藤原齊郁、菊地慎二、姚義久

摘要

日本近年來冷凍食品之需要量與供給量，由於不斷地增加，因此今後冷凍倉儲的擴建，預計亦將隨之遞增。針對此一問題，本文提出在岩盤內開挖洞窟作為冷凍倉儲的構想。尤其在國土狹窄的日本，如何將土地空間做最大的妥善利用，已是刻不容緩的重要研究課題。同時從節約能源的觀點而言，將冷凍倉儲建造在岩盤洞窟內，具有減少維持管理費之優點。但因洞窟四周的岩盤在低溫的環境下，由於冷縮作用而產生熱應力，導致岩盤發生裂縫，冷氣大量自洞內漏出，造成嚴重的熱能漏失問題。本文即針對此項熱能漏失問題，先以大型電腦分析洞窟四周岩盤裂縫的擴展狀況，繼提出截水式及襯冰式等隔熱措施。為驗核此項措施之效果，以試驗測得的冰的熱傳特性值，進行理論分析，並由實驗加以探討。

英文摘要

Frozen foods have been increased in recent years remarkably in Japan. Corresponding for this, demand for large scale equipment for temporary storage of frozen food has been increased. On the other hand, multiple-unilization of land is the most important problems in Japan, which has little available land. Also from view point of reduction of heat loss and maintenance cost. utilization of caverns excavated as a refrigeration room should be considered. In this case, as the authors have been made it clear by theoretical analysis, caverns will shrink toward the mountain and crack around the caverns will develop with time. This paper describes the analytical results regarding the development of crack with time. And as one of the way to prevent the leakage of cool air from cracks, water curtain system and ice lining system are proposed in this paper, and effects for these methods which were confirmed by analysis and experiment are discussed.