計 畫 名 稱:活動斷層近地表變形特性研究(2/4)
主管單位:經濟部中央地質調查所(構地組)
執行單位:台灣大學、中央大學
執行期間:101年01月~101年12月
年度:101年
核定經費:4,097仟元
計畫主持人:林銘郎、李崇正
中文摘要:根據近幾年來世界上幾個著名災害性地震之調查結果,顯示鄰近斷層帶之結構物受到地震破壞之原因。除了強地動外,另一主要因素為活動斷層之斷盤錯動所導致之近地表岩土層變形。以1999年集集地震為例,在斷層作用時之斷層帶附近,大多數結構物均遭受到嚴重損毀。然而少數結構物即使位於斷層帶,結構體本身卻僅有剛體位移或轉動而未受損。因此斷層作用時,近地表土層變形行為與此一變形對人工結構物之影響,實有進一步研究之需要。目前對於活動斷層近地表變形特性的研究在研究方法大致上可以分為現地調查、物理模型試驗以及數值分析等三大類,本計畫之研究為突破單一方法學提出結果之侷限性,因此併用現地調查、物理實驗及數值模擬,分別進行基本行為觀察及定量分析。 

本年度(101年度)的研究規劃裡正斷層為主要研究對象,為了解斷層兩側岩層變形行為(包含剪切帶發育、遷移及影響參數等)、斷層錯移在近地表可能影響範圍;現地調查方面,本研究選定山腳斷層與日本之Shionohira斷層為模擬對象,以鑽探資料或槽溝剖面建立簡化地層剖面,並提出簡化之土層參數。物理實驗方面,本研究進行6組1g砂箱實驗,其結果顯示當正斷層包含生長層時剪切帶發展至地表的速度會加快;另外也進行24組離心機砂箱實驗,探討正斷層錯動時,上覆土層變形行為及對結構物之影響;另外,以砂箱實驗配置與實驗所得之材料參數進行數值分析,以測定邊界條件及輸入參數之合理性。而在數值模擬方面,又分成連續體分析法及非連續體分析法,以砂箱尺度及全尺度數值分析探討正斷層作用、生長斷層作用時上覆土層變形行為,及其對人工結構物之影響,並提出較合理的安全性探討指標,作為判斷建築物或設施安全性的參考。 

透過不同分析方法了解位於地表下的斷層尖端擴展受上覆岩土層對斷層跡修飾的效應,探討隨斷層尖端擴展主要變形區內土體內應力、應變的空間分布,未來可用於探討斷層作用時,其對結構物之影響,對學理上斷層帶退縮距離的決定相當重要。另外加強對斷層錯動-土壤-結構互制的了解,針對直接承受斷層錯動衝擊的結構物,如何強化結構設計,盡量減少衝擊的程度也是地震減災可行的方法。 
重要工作項目:1. 分析斷層錯動時地表可能影響的範圍。
預期具體成果及效益:1.進行1條活動斷層近地表變形特性研究。
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