第一章 前言
1.1 研究背景與動機
第一章 前言
1.1 研究背景與動機
土層動態參數在地震工程中扮演極重要的角色，其用途包括地震危害度 分析、土壤液化潛能分析、邊坡與土壩之動態穩定分析、及土壤結構動態 之互制行為之研究、震動基礎設計分析等有關土壤動態行為方面的研究ㄧ 直是被受矚目，固此求得正確土層動態參數，在大地工程動態分析與設計 評估上為很重要的ㄧ環。
為了求得土層剪力波速，現地震波量測方式大致可分為孔內震測及非破 壞性地表震測兩類。孔內震測(Borehole Seismics)是利用機械方法或技術入 侵材料之中，探測材料的各種特性，其方法包括上孔法、下孔法、跨孔法 及懸盪式波速量測法等。非破壞性地表震測(Non- Destructive Surface
Seismics)是利用物理、機械方法(或技術)，在不破壞材料的情況下，檢測材 料是否產生缺陷，或是探測材料物理、機械性質等檢測技術，其方法包括 折射震測法、反射震測法、表面波震測法等。另一方面，標準貫入試驗 N 值(Standard Penetration Test N Value, SPT-N)在大地工程之地質鑽探中，係用 於研判地層之軟弱或緊密程度，可說是應用最廣、資料最豐富且最為經濟 之調查手段之一。自(Terzaghi and Peck, 1948) 提出 N 值與砂性土壤之相對 密度、容許承載力；N 值與黏土強度、容許承載力等間之關係以來，已累 積相當多的資料可供大地工程設計之參考。(林士誠, 1999)
既然土層剪力波速及標準貫入試驗 N 值對於大地工程都是如此重要的 一個環節，若能結合兩種試驗方法，不論在經濟效益、時間考量或是工程 的需求上都有相當程度的提升。而在土層剪力波速之獲得上，由於孔內震 測法在理論及計算上遠較無鑽孔探測法簡單，且可與標準貫入試驗同時施 作，如圖 1.1 所示，以上孔震測法的配置方式，可以以標準貫入試驗之夯 垂敲擊作為震源，配合標準貫入試驗在現地預定深度的鑽孔進行檢測，同
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時獲取各深度的 SPT-N 值及剪力波速。
圖 1.1 結合 SPT 與上孔震測，以 SPT 的敲擊作為震源，在孔旁設置受波器。
然而現有的孔內震測法多採用以人工手動挑取初達波的走時分析方法，
相當費時費工、當震波訊號的訊雜比較低時，也有判讀的困難，故若想結 合標準貫入試驗及孔內震測，解決上述問題才是關鍵。舉例來說，圖 1.2、
圖 1.3 為在交通大學博愛校區一鑽孔所施測之下孔震測資料，並在同一鑽 孔施測兩次，命名為 Test-01、Test-02，很明顯可以看出 Test-02 資料淺層部 分由於高頻雜訊影響大，降低訊號品質，難以判斷出剪力波相之初達時間，
尤其以圖左之 H1 方向分量最為明顯。圖 1.4 為兩次試驗之走時軌跡比較圖，
明顯顯示出淺層軌跡之偏差確實較大。同理，若在其他試驗測得如 Test-02 資料資料品質較差的狀況，又沒有品質良好之對照組，便難以用人工手動 挑波方法判斷出一致的初達時間。
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故發展自動化挑波技術對於地震工程及震測方法等相關研究中是十分 重要的議題，雖然陸續一直有學者 (Allen, 1978; Coppens, 1985; Han et al., 2010; Leonard, 2000; Zhang et al., 2003)在進行相關研究，但所提出的方法常 常是有條件的適用性限制，對於訊雜比較低的資料也易有分析錯誤的情形。
Depth (m)
Left Hit +Right Hit (H1)
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Depth (m)
Left Hit +Right Hit (H2)
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Depth (m)
Left Hit +Right Hit (H1)
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Depth (m)
Left Hit +Right Hit (H2)
0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045
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Depth (m)
H1
0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
2
Depth (m)
H2
Test-01 Test-02
Test-01 Test-02
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