林銘郎臺灣大學：土木工程學研究所陳師賢Chen, Shih-ShianShih-ShianChen2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50602山腳斷層位於台北盆地西緣，為一半地塹陷落之正斷層構造，覆蓋於台北盆地第四紀沉積物之下方(林朝宗，2001)；在此沉積物上方有許多重要建設，若山腳斷層發生錯動，單層或多次沉積之上覆土層，將造成地表變形，並在變形區發展剪切帶，使結構物發生破壞。因此為了解斷層錯動時，覆土層對斷層剪切帶發展之影響，先以以數值方法模擬基盤錯動下，不同覆土層厚度剪切帶發展範圍之影響及地表差異變形之影響。再利用砂箱試驗了解山腳斷層生長次層(growth strata)之沉積現象，模擬覆土層之變形情況以及影響範圍。 針對無凝聚砂土之均質土層受斷層錯動之模型試驗，蔣佳興(2006)已有相當顯著之研究成果，本研究延續其砂箱及數值分析之方法學，主要分為山腳斷層之錯移量設計、山腳斷層全尺寸數值模擬以及生長斷層(growth fault)砂箱模型試驗。 由數值模擬之結果，可知剪切帶之發展受覆土層厚度之影響，覆土層厚度越厚則在相同之基盤錯移量下，塑性應變帶越不容易發展，對於地表之結構物影響越小；另一方面，當覆土層之厚度越厚，則在同樣之基盤錯移量下，元素與元素間之垂直位移差距較小，地表差異沉陷之情況較不嚴重。 由砂箱試驗之結果，顯示在砂箱試驗之分階錯動前後，原覆土層砂土層應力重新排列，對於剪切帶之發展無顯著之影響；另一方面，當正斷層含有生長層(生長斷層)，則當基盤錯動時，剪切帶會沿原覆土層之剪切帶弱面向上發展，剪切帶會比單一覆土層，更為快速發展至地表。Shanchiao fault is located in the west of Taipei basin, and the Quaternary sediments are above it. If the fault has an offset, the single overburden soil or growth strata will deform and cause shear zone. Definitely, the structures upon the overburden soil may cause some damages. So this study would like to know how the overburden soil deform and the inference of the area. By using numerical simulation, ABAQUS(finite element method), we can simulate different depth of Shanchiao fault. If we design a vertical displacement 2.5 m, we can observe the propagation of shear zone at different thick of overburden soil. The result of analysis shows that the thicker overburden soil will reduce the development of shear zone. By physical experiment, sandbox experiment, we can simulate the deformation of growth strata and the propagation of shear zone. The result of experiments show that the shear zone will propagate rapidly from the existed shear zone at footing wall.誌謝 I 摘要 II Abstract III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究方法 2 1.3 研究內容 2 第二章 文獻回顧 6 2.1 山腳斷層現地調查研究 6 2.1.1 山腳斷層基盤深度之調查 7 2.1.2 基盤上方第四紀沉積物之沉積方式 7 2.1.3 山腳斷層之活動性 8 2.2 生長斷層之研究 8 2.3 模擬斷層錯動引致地表變形之物理試驗 9 2.4 機率式斷層位移危害度分析之研究 10 2.4.1 目前發展情況 10 2.4.2 影響因素 11 2.5 模擬斷層錯動引致地表變形之數值試驗 12 第三章 研究方法 20 3.1 山腳斷層之基本假設及錯移量推估 20 3.2 山腳斷層全尺寸數值模擬 21 3.3 物理模型試驗 21 3.3-1 砂箱配置 21 3.3.2 分階錯動試驗 22 3.3.3 生長斷層試驗 22 3.3.4 試驗規劃 22 第四章 數值模擬分析 30 4.1 山腳斷層之現地簡化剖面 30 4.2 砂箱模型之邊界收斂分析 30 4.2.1 模型尺寸 31 4.1.2 網格切割數 31 4.2.1 塑性應變帶之發展 31 4.2.2 地表垂直位移比較 32 第五章 砂箱試驗分析之結果 46 5.1 砂箱試驗結果 46 5.1.1 試驗(1)－單一砂土層錯動試驗 46 5.1.2 試驗(2)－單一砂土層分階錯動試驗 47 5.1.3 試驗(3)－生長斷層試驗 47 5.1.4 試驗(4)－生長斷層之重複性試驗 48 5.1.5 試驗(5)－生長斷層之重複性試驗 48 5.1.6 試驗(6)－生長斷層之重複性試驗 49 5.1.7 試驗(7)－生長斷層之重複性試驗 49 5.2 砂箱試驗結果之比較 50 5.2.1 單一砂土層錯動之重覆性試驗 50 5.2.2 單一砂土層分階錯動試驗 50 5.2.3 生長斷層試驗 50 5.2.4 剪切帶之發展與影響範圍 51 第六章 結論與建議 79 6.1 結論 79 6.1.1 數值分析之結論 79 6.1.2 砂箱試驗之結論 79 6.2 建議 79 參考文獻 81 附錄A 口試之問題與建議 847357707 bytesapplication/pdfen-US山腳斷層砂箱試驗生長次層生長斷層數值模擬Shanchiao faultsandbox experimentgrowth stratagrowth faultnumerical simulationthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50602/1/ntu-96-R94521123-1.pdf