作者

翁作新

摘要

現地儀器觀測系統之應用無疑是近年來地工技術發展最重要的里程牌。由於儀器系統之使用，使得工程師能對土壤或岩石的實際行為有更深入的了解，進而可以使設計更趨於合理，施工更加安全而同時又降低了成本。這些使用觀測系統後的好處目前在國內尚未能完全發揮，原因是有些業主嗇於投資，有些觀測系統流於形式，也有些觀測結果逐漸散失，而多數的資料尚未經有系統的整理，我們盼望這些缺失都能逐漸改善，使得國內的施工水準能非常踏實地有所進步。這一期中我們選擇了「儀器觀測系統」作為主題，希望對工程界有所幫助。本期刊出的文字中有基本觀念的建立，有儀器系統原理的介紹﹔有數據的整理，也有用於施工管制的實例。希望讀者能在閱後有所收穫，並且以這些知識溶入日常的工作，讓我們不要只為了滿足合約項目而採購儀器，更應該是為了土木工程的品質而觀測。
在國內的大地工程界中，游啟亨教授無疑是創始人之一。游教授多年來在成大執教，春風化雨，桃李遍天下，對於今天大地工程界的活躍蓬勃景象確是功不可沒的。這一期游教授給我們的贈言甚具新意，頗值得深思。在這個電機電子產品充斥的時代，工廠的自動化已成新的趨勢，機器人的運用亦日新月異。這個潮流早已把土木工程師捲入其中而我們或不自覺，或不認同，有不少人常嘆身不逢時。事實上，各型電腦，觀測系統，潛盾及開挖機具等等的電子化與自動化已是不爭的事實，有朝一日利用機器人從事較危險的工作絕非不可能，端看我們是否能在工作中投入足夠的心力與巧思。我們對游教授這個深蘊創意的鼓勵致最大的謝意。
兩年多來支持這份雜誌的除了贊助人及作者外，所有的廣告客戶提供了最重要的財力支援。我們特在四月廿日舉辦茶會，邀請作者及廣告客戶出席，一方面表示我們由衷的謝意，另一方面也聽聽大家的意見。地主技術雜誌在兩年多以前只是一種理想與熱誠，靠著大家的支持使它開花結果，希望能藉著更多的溝通與互勉使它成為未來進步的動力。

作者

游啟亨

摘要

近年來電子、電機、機械、材料科學等發展迅速，對於人類的生活方式造成鉅大影響。半世紀來各國科學家所夢想像之機器人已逐漸成為事實。就以製造工業所使用之工業用機械人為例，目前已逾十萬部，其性能由手動式進入複雜之多項功能，而新機種仍陸續問世，構成工廠自動化之重要一環。土木工程師多具較保守之本性，對流行時髦之感性較弱，但經先進碩彥之努力及開拓，現今在大地工程範疇內之潛盾施工法、NATM工法、沉箱基礎施工法、海底鑽採工程等危險作業中，也已漸使用自動化之技術及設備，對增加工作效率、減低危險機率、改善惡劣工作環境、保障工作人員之安全等，也已頗有成效。吾人深知大地工程工地之使用條件與各種製造工廠內之使用條件迥然相異，如將工廠內機器人搬移在大地工程應用，必有相當多之困難。其原因可以分為技術性及管理性兩大類：
(一)技術上之原因
(1)工程設計之內容及材料，缺少均一性。
(2)作業對象多為大規模及鉅重物體。
(3)工地移動性大，並需搬遷設備。
(4)工地作業程序多為非重覆性。
(5)工地作業種類項目繁多。
(6)機器人如有故障，恐導引鉅大損害或災變。
(7)工地之溫度、濕度、紛塵等環境條件對設備頗有不良影響。
(二)管理上之原因
(1)大地工程以招標方式發包，無法預估往後是否可承攬同類工程，致使設備費及研究費之投資意向低落。
(2)工作數量變動大，設備使用率嫌低。
(3)對下級承包商之依賴性大，企業固有技術之培養困難。
(4)廠商對企業機能功效較感關切，對技術開發方面未加予重視。
大地工程利用工業用機器人等省力及自動化設備，固有上述困難，但衡諸科學進步之速度，在將來仍不無可能。以技術上觀點而言，工業用機器人所具備之柔軟性及智能性優點，對大地工程曾遭遇困擾之機械施工或未曾嚐試過的省力及自動化作業方法之開發應用，必會有具體幫助。土木工程師如能努力於研究開發，鍥而不捨，假以時日，亦應會有所成。
民國七十二年春季，地工技術雜誌由洪如江教授歐晉德博士，及多位年青大地工程師籌劃贊助而刊印問世，以國內外大地工程有關研究及實務報導為主，對專業知識之交流及專業技術水準之提升，兩載餘來績效卓越，奠定國內專業性刊物之地位。吾人深信國內大地工程今後應與自動化、資訊、材料、光電科技等之尖端科技相結合，繼續不斷致力於技術之引進與開發、設備之更新及專業人材之培養。至盼地工技術雜誌在敬業精神及既有成果之基礎上，更能提升國內外大地工程研究及實務之績效，開創新機，為國家經濟建設努力以赴。

英文篇名

FUNDAMENTAL PRINCIPLES OF INSTRUMENT SENSORS

作者

翁作新

摘要

不論是實驗室或現場之試驗或監測，所欲得之量測項目，如位移、應力等，其數值常是非常微小，而且不是直接以感官可察覺到的。因此必須以感應器（Sensor或Transducer）將所欲量測項目之大小，根據其所引起的反應及變化，加以感應並轉換及放大成具體可讀的數值。不同的量測項目，因其引起的反應不同，而可以不同的感應器夾量取之，同一量測項目也可使用不同原理之感應器量取。本文介紹一般儀器常用感應器之基本原理及應用。了解這些基本原理對儀器之選定及研判可有相當助益。至於進一步學理及操作則可參考其他專書。

英文摘要

This paper describes the basic principles of sensors or transducers commonly used in instrumentation for geotechnical engineering projects. Methods and principles of measurements of displacements, strains, stresses and loading are described and their relationships are also discussed. Understanding of these principles will be helpful for selection and installation of the instruments and for interpretation of the measured results.

英文篇名

INSTRUMENTATION AND CONSTRUCTION CONTROL CRITERIA

作者

林晉祥

摘要

大地工程中現場計測有兩個主要的目的：一者乃是為探討某種現象之成因，印證理論之適用性；一者則希望在工程施工之安全上，或在天然災害之防災警訊上，直接的派上用場。
任何完整理論的導縯過程中，必須經過以下的步驟：（1）觀察，（2）記錄的累積，（3）趨勢之歸納，（4）闡釋現象模式之推敲，（5）分析模式之建立，（6）再經由對尚未發生現象之預測來加以印證。在這些過程裏，計測所擔任舉足輕重，關係成敗的角色，早被肯定。在大地工程中，比如Wilson（1970）曾經說明了由傾斜儀所蒐集的資料，對過壓密硬裂隙黏土中挖方造成漸進式崩坍模式印證上之貢獻，即為一典型之範例。
唯對大多數工程師而言，計測的主要目的，乃是集中於安全的著眼點。但是如何才能確保安全呢？工程之施工應如何控制呢？這無疑是一個令工程師困惑的問題。造成這個困境的主要原因，乃是計測工作，在現階段，是被當成與設計截然分開的一項工作。國內今天在大地工程計測上尚待突破時瓶頸，即在於此。其實只要設計者多花費一點心思，業主也能給予充份配合，這個問題並非如想像般的棘手。本文擬討論開挖、填土工程之最起碼的施工管制基準，以及坡地崩坍之防災管制基準，與其制定之基本思維，俾供工程界參考。

英文摘要

大地工程中現場計測有兩個主要的目的：一者乃是為探討某種現象之成因，印證理論之適用性；一者則希望在工程施工之安全上，或在天然災害之防災警訊上，直接的派上用場。
任何完整理論的導縯過程中，必須經過以下的步驟：（1）觀察，（2）記錄的累積，（3）趨勢之歸納，（4）闡釋現象模式之推敲，（5）分析模式之建立，（6）再經由對尚未發生現象之預測來加以印證。在這些過程裏，計測所擔任舉足輕重，關係成敗的角色，早被肯定。在大地工程中，比如Wilson（1970）曾經說明了由傾斜儀所蒐集的資料，對過壓密硬裂隙黏土中挖方造成漸進式崩坍模式印證上之貢獻，即為一典型之範例。
唯對大多數工程師而言，計測的主要目的，乃是集中於安全的著眼點。但是如何才能確保安全呢？工程之施工應如何控制呢？這無疑是一個令工程師困惑的問題。造成這個困境的主要原因，乃是計測工作，在現階段，是被當成與設計截然分開的一項工作。國內今天在大地工程計測上尚待突破時瓶頸，即在於此。其實只要設計者多花費一點心思，業主也能給予充份配合，這個問題並非如想像般的棘手。本文擬討論開挖、填土工程之最起碼的施工管制基準，以及坡地崩坍之防災管制基準，與其制定之基本思維，俾供工程界參考。

英文篇名

A GENERAL INSTRODUETION TO INCLINOMETERS

作者

黃鉅棟

摘要

近幾年來，傾斜儀（Inclinometer）在土木觀測之應用已為工程界所肯定。其發展原為探查分析地層的滑動、移動，以及用來監測坍方。經由不斷的改進及修正，已被廣泛的佈置在壩、堤岸，和擋土牆等結構物。本文所探討者，乃針對傾斜儀在擋土工穩定分析上之應用，敘述它的應用原理，應用方式，施工方法等等。並援引實例作一闡述。

英文摘要

This paper serves as a brief introduction to the various possibilities of using inclinometer for measuring subsurface displacements or deformations. In this regard, inclinometers have been used efficiently for control in retaining structures construction and landslide. The principles and examples for such applications are presented in this paper. In addition, the classifications of inclinometers, as well as the testing criterion, are also mentioned.

英文篇名

INSTRUMENTATION AND PERFORMANCE EVALUATION FOR LARGE OIL TANKS

作者

陳煌銘

摘要

大型儲油槽通常採用鋼鈑製造，是一種柔性很大的結構體，通常容許很大的沈陷量。唯儲油槽係由很多鋼鈑焊製而成，若焊接品質不良或沈陷過大，焊縫或鋼鈑可能因承受過高的應力而發生撕裂破壞；在浮頂油槽情況，更可能因槽殼的沈陷致使槽頂扭曲變形而阻礙浮頂的浮動。因此，為確保儲油槽的儲油功能，油槽基礎設計時，應考慮各種型態之沈陷對油槽功能的影響，即限制可能發生的沈陷量在容許範圍之內；施工時，更應注意維護施工品質。

英文摘要

This paper describes the commonly used instrumentation system for tanks during water testing. Also, various settlement patterns of tank are discussed and current evaluation criteria for tank performance are reviewed

英文篇名

EXPERIENCE WITH OFFSHORE PILE DRIVING DYNAMIC MEASUREMENTS

作者

W.V.Ping and G.E.Locke（熊雲嵋 譯）

摘要

設置海域工作台（Offshore Platforms）在深水和新的環境中，增加了結構反應、基礎設計與實作方面許多不確定的因素。在這些不確定因素中，固定海域工作台涉及到的大地工程問題，以樁基礎的設置為最緊要的一項。打樁包括許多複雜問題，受到大地工程上難以作決定的支配，而這些問題對工程經費有極大的影響，必須在施工前詳加考慮。要想在現場比較容易的作出施工決定，並且評定施工後基礎行為，仔細檢視打樁過程和使用動力打椿量測方法（Pile Driving Dynamic Measurement，PDDM）是必要的。
PDDM基本上包括樁錘每次打擊時樁頭隣近樁材之應變與其加速度的即時量測（Real Time Measurement）。本文說明並收集動力量測的儀器系統；提出評估樁錘-樁-土壤相互作用的合理方法；討論動力量測的詮釋及其與波動方程式分析之關係以及提出PDDM實作經驗與結果。

英文摘要

To facilitate Immediate on-site decisions and to assess post-field foundation performance, careful pile driving inspection and the use of pile driving dynamic measurements（PDDM）are essential. PDDM basically consists pf real time strain and acceleration measurements near the top of the pile for each hammer blow. In this paper, the instrumentation system for collecting dynamic measurements for offshore pile driving is described and illustrated. A rational approach to evaluate hammer-pile-soil interaction is proposed. Interpretation of dynamic measurements and their relationship to wave equation analyses are discussed. Practical experience and results of PDDM in offshore pile driving are also presented in this paper.

英文篇名

THE CONSIDERATIONS OF ARCH DAM INSTRUMENTATION

作者

林廷芳

摘要

混凝土拱壩由於其特殊壩型，規模以及岩盤條件，其設計與建造均甚複雜，而施工中或完成後，其品質及安全性應依據在壩體及基礎安裝之各種觀測儀器來測定並確認。本文為就德基、翡翠大壩埋設儀器之經驗心得及國外實例文獻記載說明計劃觀測儀器配置時應有之考慮與認識。

英文摘要

This paper presents brief discussions on the concrete arch dam instrumentation based upon the experiences gained from two local large concrete arch dams Tachien dam（completed）and Feitsui dam（under construction）. Emphasis are place on the planning of monitoring programs for arch dams.

英文篇名

DAM DEFLECTION MONITORING SYSTEM OF FEITSUI PROJECT

作者

傅重焌、余興河

摘要

翡翠大壩為了施工管理、安全管理及結構分析等用途，在壩體內埋設諸多觀測儀器，例如：正擺線儀、逆擺線儀、應變計、應力計、接縫計、溫度計、電氣式伸縮儀及機械式伸縮儀等。其中正逆擺線儀是專為大壩而設，為監測大壩變位裝置中最精確可靠之重要儀器，故較為特殊外；其餘則在一般土木工程界已被廣泛的應用，其說明亦常見諸於各類文章。因此，本文僅就正、逆擺線儀做一介紹，以饗讀者。

英文摘要

翡翠大壩為了施工管理、安全管理及結構分析等用途，在壩體內埋設諸多觀測儀器，例如：正擺線儀、逆擺線儀、應變計、應力計、接縫計、溫度計、電氣式伸縮儀及機械式伸縮儀等。其中正逆擺線儀是專為大壩而設，為監測大壩變位裝置中最精確可靠之重要儀器，故較為特殊外；其餘則在一般土木工程界已被廣泛的應用，其說明亦常見諸於各類文章。因此，本文僅就正、逆擺線儀做一介紹，以饗讀者。

英文篇名

INSTRUMENTATION PROGRAM IN NEW AUSTRIAN TUNNELLING METHOD

作者

林炳森

摘要

新奧隧道工法（New Austrian Tunnelling Method）簡稱新奧工法或NATM，係有別於使用鋼支保、木支保之傳統隧道施工法；此工法主要支保為岩栓與噴凝土，但必要時亦可使用鋼支保。NATM不但以岩栓、噴凝土為主要支保，而且促使周圍的岩盤或土壤成為支保系統之一部份，分攤所受之巨大應力，以節省人工支保。因此須要加以觀測岩盤、支保等之變位、應力變化等，據以決定所需支保、襯砌厚度與施工時期等。
NATM最先是得自實地經驗，最近因為有限元素法之發展與應用使原有之理論背景更具實用性。因此NATM包含理論的計算，現場觀察，以及根據現場量測結果所做的設計與施工程序的調整。
現場量測是NATM最重要之一環，在應力重新分配過程之監視與控制情形下，因而得到一種安全而經濟之支撐方法。監測系統之目的可分為：（1）確實掌握岩盤、支保因開挖所引起之變位、應力變化，（2）作為現場施工管理之依據，（3）將來隧道技術改良之參考，與（4）預測周圍環境之影響，提供補救方法資料。

英文摘要

NATM was developed by professor L. V. Rabcewicz of Austria. He discovered the fact that the behavior of rock mass around an underground opening changes significantly with time after excavation. The deformation and redistribution of stresses around an underground opening can be calculated with theoretical analysis on the one hand, and measured with monitoring results on the other. In this way the stability of an underground opening can be supported safely and economically under strict continuous field monitoring and back analysis.
In this paper, the principles of monitoring system for NATM is briefly introduced. Case records are analyzed in great detail to illustrate the important role of the instrumentation program in NATM.

英文篇名

STANDARDIZATION OF STANDARD PENETRATION TEST AND ENERGY MEASUREMENT

作者

周逢霖、李建中

摘要

標準貫入試驗（Standard Penetration Test，以下簡稱SPT），是目前國內外應用最廣之現地試驗方法。此試驗方法是以63.5kg重錘，落距75cm，將標準取樣器貫入土層每30cm所需之打擊數，即為N值（詳細步驟及標準可參考ASTM D.1586-67之規定）。許多基礎設計即根據SPT所得之N值來做分析、計算。其之所以為工程界樂於採用，乃是因為（1）經濟（2）操作簡單方便（3）可免除不擾動取樣的困擾（4）藉各種的公式及圖表可得設計所需之參數。
近十數年來，液化潛能評估、基樁動力分析、振動基礎、抗震設計以及核能電廠土壤－結構互制（Soil-Structure Interaction）分析等，逐漸受到重視，而SPT因具備有動力貫入的特性及經濟便利的優點，使其有可能成為量測上述設計或分析所需之土壤動力參數的有力工具（Schmertmann，1978）。尤其是對液化潛能評估的方面，可說已蔚為簡易判斷液化基準的主流（林晉祥，1983）。因此近十年夾再度引起各方的興趣。

英文摘要

The Standard Penetration Test is the most widely used field testing technique for determining the in-situ soil properties. But, many factors may influence the testing results of SPT and thus the measured soil properties. This paper have discussed the influence of impact energy on testing results. The principle and the instruments used in energy measurement are also presented.

英文篇名

LIQUEFACTION BEHAVIOR OF SANDS AND METHODS OF PREVENTION

作者

張達德

摘要

砂質土壤最常發生的問題不是抗剪強度的破壞，亦不是允許承載力的失敗；而是液化（Liquefaction）與反復流動性（Cyclic Mobility）行為的產生。砂土在力學與工程性質而言，為良好的基礎材料，其體積不會隨含水量之改變而變化。但是飽和砂土（位於地下水位以下者）會因四周應力之變化，或外在因素的擾動產生結構不穩定，而導致工程破壞問題，這種砂土顆粒結構不穩定之情形，稱之為液化與反復流動性行為。
本文為筆者收集各專家學者研究之液化行為結果加以整理，並對於多地震的本省所可能產生之液化問題，與防治方法，加以探討並提出建議。

英文摘要

This paper firstly presents the steady state behaviors for sands which based on the relation between the critical void ratio and critical effective confining pressure. Then, liquefaction, cyclic mobility, and quick condition are discussed, following the phenomenon of steady state for sands under undrained condition.
In addition, the gravel drain system for stabilizing liquefiable soils and modification of the system with geotextile are also mentioned.