因應台灣離岸風電的開發以及對後續離岸工程需求，離岸結構物受海域環境反覆外力作用時之基礎穩定性研究愈趨重要。本研究針對無凝聚性與低凝聚性土壤於排水條件下受反覆應力作用之永久變形量，以及於不排水條件下受反覆應力作用之超額孔隙水壓激發量同時進行研究，提出反覆外力作用下土壤累積變形量與孔隙水壓激發量之預測方法，以應用於離岸風電基礎設計時之反覆載重設計考量。土壤受外力反覆作用時之永久變形量為離岸風機基礎設計服務極限條件(Service limit state SLS)，Kuo (2008)提出土壤勁度衰減模型，首次將土壤反覆三軸試驗應用於離岸風機大口徑單樁基礎受長期反覆外力作用次數下之基礎穩定性評估；而我國位於地震作用頻繁區域，離岸工程設計時需將海床土壤液化納入設計考量。Martin等人提出之超額孔隙水壓預測概念，可預測結構物基礎周圍土壤於不排水條件下受反覆外力作用時造成之超額孔隙水壓。上述兩研究原本之應用目標不同，但勁度衰減模型方法應用過程中可同時取得孔隙水壓激發量預測所需之參數，可將兩研究串聯以提升效益。本文針對Kuo (2008)之勁度衰減模型所需的實驗回歸參數進行研究，並與Martin et al (1975)之研究建立連結，以建立可同時考量樁周土壤於排水情況下受反覆外力時之永久變形量以及不排水考量下之超額孔隙水壓激發之方法。本研究將土壤緊密程度、初始應力條件及反覆應力條件納入考量，以進行土壤反覆三軸剪力試驗，探討各因子對勁度衰減模型實驗參數(b1及b2)之影響，並建立回歸參數之推估建議式。實驗結果顯示土壤相對密度與反覆外力之初始反覆應力比對勁度衰減模型實驗參數b1與b2有明顯之影響趨勢，本文依試驗結果提出經驗計算式，可合理計算勁度衰減模型實驗參數。本研究參考Martin et al (1975)之超額孔隙水壓增量預測模式所需參數取得之概念，將其一維超額孔隙水壓預測模式應用於三維土壤變形架構下之超額孔隙水壓預測，同時以相同之應力條件與土壤緊密程度進行不排水反覆三軸剪力試驗，取得土壤之超額孔隙水壓激發量，藉由比對特定緊密程度之土壤受相同反覆應力條件下之超額孔隙水壓實驗值與預測值，以驗證本研究之合理性。本研究同時針對土壤受長期反覆作用力下之永久變形量以及孔隙水壓增量變化進行研究，可應用於離岸風機基礎設計之極端極限條件及服務極限條件計算檢核。
Research on the Behavior of Cohesionless Soil Subjected to Cyclic Load under Drained and Undrained Conditions
?聖, 林. (Author). 2020
學生論文: Doctoral Thesis