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第2期 |
探勘與調查 |
可選購電子書 |
編輯部 |
1983/04/01 |
90 |
無庫存
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[ 開啟全部內容 ]
[ 隱藏全部內容 ]
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| 謝敬義 |
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自從美國在宜利諾宜州、庫倫悌縣（Grundy County, Illinois）國聯愛迪生電力公司所屬德烈
生第一核能電廠（Dresden I plant of the Commonwealth, Edison Company）於1959年9月首次開始作商業運轉以來，核能發電工程技術之發展已有20餘年的歷史。當時該電廠每一機組的裝置容量僅20萬瓩。目前美國在密西西比州全世界最大的一座核能電廠－－大海灣核能電廠（Grand Gulf Nuclear Station）將於1983年完成，其裝置容量每一機組高達125萬瓩。現階段臺灣電力公司國聖核能電廠第一機組亦高達98.5萬瓩，目前已在轉運中；而位於臺灣南部恒春的另一座核能電廠－－鞍山核能電廠，每一機組的裝置容量亦達95萬瓩。由此可知，核能電廠對於推動現代工業以及科技文明所提供之能源，可謂龐大無比。雖然1980年三哩島核能電廠以及1981年日本的某些核能電廠曾經發生意外事故，而引起世人嚴重的關切。但是經過事後的調查，上述核能電廠之事故並未對周遭環境或居民造成嚴重損害。因此，在可預見的將來，除非科技專家能夠發展出廉價的石油代用品，否則核能電廠仍為二十一世紀最具有潛力之能源，為擔負人類文明進步最重要之原動力。
鑑於核能電廠潛在之危險性，核能電廠之建立，當以安全性為考慮之第一要務。因此，廠址之選擇以及建廠許可之取得，均須由國家最高當局之認可與批准。廠址選擇與建廠許可取得之過程為一相當費時費力而責任沈重的工作。因為核能電廠之基礎，必須針對地質問題，基礎岩盤靜態及動態安定性問題、開挖邊坡之穩定性問題、結構物基礎及結構本身之間相互作用之完整性問題（Integrity）等，均需事先具有周詳之規劃與設計，以期將來之核能電廠建造時，其工程品質能達到最高之安全性。
本文主要內容包括核能電廠廠址選擇及基礎調查步驟、廠址基礎調查所考慮之地質與地震因素、調查方法與技術以及調查所得資料之分析與應用等。文內所討論者，均為過去核能電廠建廠過程中所曾應用之實例以及目前美國對核能電廠規劃、設計、施工所採取之實際經驗。希望藉助於本文之介紹，能使獻身於地工技術之從業人員，瞭解核能電廠基礎調查之重要性與審慎性。在規劃調查、設計與施工時，保持高度之警覺性與敬業精神，並發揮最高技藝。 |
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| 鍾善藤、陳煌銘 |
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臺灣已興建之核能電廠均建造在岩盤之上，因此，一般甚易誤解只有岩盤基礎方能建造核能電廠
。其實只要能清除設置核電廠可能產生的各種潛在性危險，無論岩盤或土層廠址，均適合建造核電廠。尤其核電廠都需要大量冷卻循環水，常須傍冷卻水豐沛之處而立，而此種地點常為臨海岸或大河（湖泊）之沖積平原，因此，土質基礎核電廠實甚普遍，表一所示者為美國土質基礎核電廠一覽表（EBASCO-CTCI, 1981）。
土質基礎核電廠廠址之選擇方法與步驟，原則上與岩石基礎核電廠相同。唯土質基礎核電廠廠址之調查，除了岩石基礎核電廠必須考慮的各項因素外，尚需特別考慮基礎土壤的穩定性，側向土壓力及非黏性土層之地震液化現象等問題。因此，兩者在大地工程（Geotechnical Engineering）方面的考慮因素及調查項目也稍有不同。
本文旨在討論土質基礎核能電廠廠址之選擇及大地工程調查；首先依序概略介紹一般核電廠運轉許可前必須執行的工作及核電廠廠址之選擇步驟與其必須遵循的法規，隨之配合實例說明之；其次，針對土質基礎核電廠廠址之大地工程調查作詳細的討論與說明；最後，再以筆者參與執行之土質基礎核電廠廠址之選擇及調查工作作整體性的例釋。 |
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| 趙基盛、陳福勝 |
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結構物一般除承受垂直載重外，常常亦須承受水平載重；尤其於地震發生頻繁之地區或高層建築為甚，該結構物如採用基樁作為基礎時，當水平載重甚大之情況下，基樁水平承載力往往控制基礎之設計，尤其於臺北盆地之土層，因表層土壤較為軟弱，樁基水平方向受力之穩定，於基礎設計時，更估有重要之地位。
影響樁基水平承載力之因素甚多，諸如基樁材料與斷面性質、基樁周圍土壤之地盤反力係數及基樁允許水平變位等，其中除地盤水平反力係數依地層強度、性質而異外，其餘諸因素皆與基樁材料或設計要求有關，且係為定數，因此如何求得樁周土層之水平地盤反力係數，係為樁基礎經濟設計之最重要課題。 |
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| 熊雲嵋 |
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地震是一種十分激烈的自然現象，除了因斷層移動可直接引起災害之外，它尚能藉地震波的傳播而影響到震源斷層以外很廣大的地區，造成生命與財產的損失。由於地震波無遠弗及的傳播能力，自從震波傳播理論與記錄儀器發展以後，地球物理學家發現震波除了破壞以外的實用價值，根據它在地球內部折射反射特性而顯露的訊息，採測出地球內部的構造，提供了其他方法無法獲得的寶貴資料。
由於對地球內部構造探測之成功，地球物理學家更進一步，根據震波特性與傳播理論，利用人造震源，從事石油採勘之研究，發展出地球物理震測法，為人類尋找石油能源，不論在陸地在海域，均有極大的貢獻。
震測法具有經濟，迅速之優點，應用在大地工程上已有多年歷史，國內多項重大工程曾使用震測法；例如高雄過港隧道、北迴鐵路、南橫公路等地質調查，臺北市高雄市高樓建築基礎動力分析等。震測法依選用震波性質，可分為反射法（Reflection method）、井測法（Cross-hole method）折射法（Refraction method）三類；反射法是根據反射波採求地層構造，需要具有良好的反射層，才容易鑑定反射波的位置，一般用在採測下部地層中對比顯著的岩盤。井測法是利用直接波，由波速求得土壤動力參數，供結構動力分析使用。折射法主要是根據折射波採測地層構造，為大地工程初步調查經常使用的方法。本文之目的在介紹震測折射法（Seismic refraction method）原理，使用設備，資料處理與解釋，並引用臺北盆地過去實測記錄加以說明。 |
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| 鄭勝銘 |
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在結構學所研討之問題，為以成品如鋼料或混凝土，或慎選材料如木料或石料所組成之結構受力作用之影響，此等材料之性質可正確的決定，有關其設計問題常可依據原理之直接應用，或模型試驗之結果解析。
然而，土壤為天然之結構材料，其物理性質常隨顆粒的大小，形狀或結構的不同，及含空氣和水份含量的多寡而變異，要由整體歸納出一種性質是非常困難的。在此種情況下，必須先做地質鑽探，地表下測量，試體採樣及樣品試驗，然後再研討理論原理在設計上之應用。此項探查工作需要長久的時間及大量勞力，且其結果通常需要詳細的解釋。
統計學運用於分析土壤探查資料，是一種頗具價值的工具，運用統計方法歸納出來的資料，可作為設計之依據，本文將就此問題加以討論、闡述、同時列舉一設計例，以求明瞭。 |
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| 李寬材 |
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文獻中記載，十九世紀初期，英國史上最偉大的土木工程師之一：湯瑪士‧鐵爾弗（Thomas Telford）受命建造當時世上跨距最長的邁耐橋（Menai bridge）。鍛鐵在當時雖已開始為人類所廣泛使用，然而許多工程性質無法確知，鐵爾弗大膽的採用了這種最新的材料，他以鍛鐵鍊為吊索，於1825年完成了這項艱鉅的工程。在這項成就之後鮮為人知的則是鐵爾弗曾在工地測試每一根鍊條，只有那些達到設計要求強度的鍊條才子安裝，鐵爾弗之或功並不僅在於他的勇氣及預見新材料的潛能的智慧，也在於他知道對這材料的瞭解並不夠，必須要試驗。
時至今日，吾人對土壤及岩石的力學性質，並不會比鐵爾弗當年對鍛鐵之瞭解為多，不幸的是，這百餘年來理論及計算方法的進展卻令工程師造成幻覺，以為所有的未知因素均已在掌握之中，試驗在設計者備忘錄中的位置，也漸被越挪越遠了。
試驗的重要，可以用圖一所示的決策流程圖說明，進行設計的第一個問題是判斷工址是否良好，設若吾人判斷工址良好，不需進行任何試驗，若實際情況確是如此，固然毫無損失，但若實際情況恰與預料相反，則難免設計會有不足，結果或造成施工困難，或發生破壞，或使完我後之結構物需要大量的修補及維護。倘若吾人假設工址不良，但仍決定不進行任何試驗，依最壞的可能設計，若工址事實上十分良好，與假設不合，可能浪費大量的工程費用。反之，若吾人明智的決定進行試驗，勘測，即使試驗結果發現工址事實上良好，所損失者亦不過微少的試驗及勘測費用，但若工址確實不佳，則唯有試驗才能保證設計的經濟安全。
分析以上的流程圖，可以獲致兩點結論：
（1）進行試驗勘測，是確保設計與實況相符的唯一途徑。
（2）進行試驗勘測，即使有任何損失，所損失之費用與全部工程費比較之下是微乎其微。 |
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| 翁作新 |
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三軸試驗（Triaxial tests）在土壤工程方面之應用非常普遍。不論是基地鑽探調查，基礎設計，邊坡穩定分析以及土石壩設計等皆常利用三軸試驗之結果。應用三軸試驗結果之分析與設計，也有相當經驗與把握。
國內應用三軸試驗已有相當時日而且使用範圍亦相當廣泛。但對三軸試驗結果之研判及其應用，仍有許多有待商討之處。本文將各種三軸強度試驗結果之研判及其在工程分析與設計之應用加以討論。至於三軸試驗之儀器及詳細試驗方法與步驟，則不在本文範圍之內。 |
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| 吳偉特 |
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大地工程之基礎設計，與土壤之工程特性參數數據，有密切關係；基礎設計之安全度範圍，以及
預算高低，直接反映在土壤性質參數數據的正確性程度。
土壤性質提供做為工程設計，不能憑空而得；雖然大地工程師之經驗與判斷，對於分析與設計所需採用的土壤性質數據，在工程之安全與經濟上，具有影響作用；但其根本依據與最終詳細分析，皆必需依靠經由試驗所得之資料。
因此土壤試驗之兩大目的，除可以印證大地工程之理論外，還在於測定土壤性質，以供工程應用。
傳統的土壤試驗，係以靜力土壤試驗為主；自1948年Geotechnique發行創導土壤力學性質之研究及試驗至今，無論是室內或現場試驗，工程師對於土壤之一般指數性質、顆粒分析、土壤之工程品質控制、室內或現場之力學性質，以及鑽探及取樣等所項之設計資料，絕大部份皆已可由精密之儀器及嚴密試驗技術與方法來達到之；由於土壤性質之地域性差異與土壤試體擾亂性程度的多寡，加以重大工程建設愈做愈大，致使要求土壤性質之精確性程度愈形提高，而迫使土壤試驗的品質與方法，在一直不斷繼續發展之中。
近十幾年來，由於大型精密工廠之設立，以及位於地震區域之工程設施等需求，對於土壤受到動力作用的反應，以及動力特性性質等之研究，亦如雨後春筍，應運而生；尤其地震頻緊發生的地區，工程設施之抗震設計，於承受地震反覆作用應力下，土層之動力反應行為係屬較大應變範圍，與一般工廠機器振動之較小應變動力反應不同；加以影響土壤動力特性之許多大大十小因素，常影響動力特性之性質；故於試驗中如何配合模擬現場土壤之性質與環境因素，以及遭受不同大小動力作用下之應力一應變行為，實比傳統的靜力試驗要較為複雜與困難。
有關土壤之靜力學試驗，研究及應用，一般坊間皆有許多專門書籍或研究報告可作參考；近十年來，由於國內十大建設之工程設施，使得大地工程的重要性，日益為人所重視，也使得工程師愈加了解到土壤試驗對於大地工程的關係；然對於有關土壤之動力試驗，研究及其應用，國內一般工程師尚對之較為陌生；由於臺灣係立於環太平洋地震帶上，每年發生地震次數甚多，因此土層經由地震作用之反應行為的瞭解，更是迫切需要。
本文介紹目前有關之土壤動力試驗於大地工程上之應用，包括各試驗之原理、方法、限制與所得相關數據；以及試驗數據如何運用於大地工程之基礎設計及注意事項。並特別介紹國內現有有關之土壤動力試驗設備及其方法。 |
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