研究內容
無凝聚性土壤於排水與不排水條件下受反覆外力作用之行為
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。
工作內容
| • | 107年科技部計畫「離岸風機水下基礎設計暨決策資料庫與展示平台」計畫 |
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| • | 106年科技部專題計畫「勁度衰減模型參數分析與應用」計畫 |
| • | 106年中鋼產學合作計畫「離岸風場地工設計參數資料庫建置與應用」計畫 |
| • | 105年世曦產學合作計畫「離岸風機套管基礎變形分析方法研究(2/2)」計畫 |
| • | 104年世曦產學合作計畫「離岸風機套管基礎變形分析方法研究(1/2)」計畫 |
期刊文章
| • | Kuo, Y.-S., Chong, K.-J., Tseng, Y.-H., Hsu, C.-W., and Lin, C.-S. (2020). “Assessment on liquefaction potential of seabed soil in Chang-Bin Offshore wind farm considering parametric uncertainty of standard penetration tests,” Engineering Geology, Vol. 267, 105497. (SCI, IF: 4.779, subject category: ENGINEERING, GEOLOGICAL-SCIE, Ranking: 1 / 39=2.6%) |
|---|---|
| • | Kuo, Y.-S., Lin, C.-S., Chai, J.-F., Chang, Y.-W., and Tseng, Y.-H. (2019). “Case study of the ground motion analysis and seabed soil liquefaction potential of ChangBin offshore wind farm,” Journal of Marine Science and Technology-Taiwan, Vol.27, No.5, pp.448-462. (SCI, IF: 0.602, subject category: ENGINEERING, Ranking: 81 / 88=92.0%) |
| • | Kuo, Y. S., Lin, C. S., Chai, J. F., Chang, Y. W., and Tseng, Y. H. (2019). “CASESTUDY OF THE GROUND MOTION ANALYSES AND SEABED SOILLIQUEFACTION POTENTIAL OF CHANGBIN OFFSHORE WIND FARM,” Journalof Marine Science and Technology, Vol. 27, No. 5, pp. 448-462. |
| • | Kuo Y.-S., Lin C.-S., Chung C.-Y. and Wang, Y.-K. (2015). “Wave Loading Distribution of Oscillating Water Column Caisson Breakwaters under Non-breaking Wave Forces,” Journal of Marine Science and Technology-Taiwan, Vol. 23, No. 1, pp. 78-87. (SCI, IF: 0.298, subject category: ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY，Ranking :78 / 85 = 91.7%) |
| • | 郭玉樹、林啓聖、楊捷有、陳威廷、許家維 (2019)，”不同安裝流量對負壓沉箱基礎抗拉拔承載力之影響”，台灣能源期刊，第 6 卷，第 3 期，第 1-12 頁。 |
| • | 郭玉樹、王昱凱、黃迪瑩、蔡潔忞、許惠婷、曾姿郡、林啓聖 (2016). “離岸風電海域大地工程技術-設計地震反應譜對離岸風機基礎設計之影響,” 中國工程師學會「工程」會刊89卷02期, pp.39-51. |
| • | 郭玉樹、黃迪瑩、曾姿郡、林啓聖 (2014). “離岸風機套管式基礎地工設計考量,” 海洋及水下科技季刊, 103年12月號, Vol. 24, No. 4, pp.25-32. |
| • | 林啓聖、李宜芝、郭玉樹 (2014). “振盪水柱波浪發電防波堤於重複波作用下之受力分析,”中華防災學刊, 2014年08月, Vol. 6, No. 2, pp.255-262. (中華防災學會102年學生論文競賽碩士班組優等獎) |
| • | 鍾智印、林啓聖、李宜芝、于芃、陳克維、郭玉樹 (2013) “波浪作用於振盪水柱波浪發電防波堤之側向力分析,” 中華防災學刊, Vol. 5, No.1, pp.31-38. |
| • | 郭玉樹、伍恆志、林啓聖、陳昆廷、謝正倫、蔡光榮 (2012). “地震誘發崩塌形成天然壩之壩體形狀評估方法研究,” 中華防災學刊, Vol. 4, No.1, pp.23-30. |
研討會文章
| • | Lin, C.-S., Kuo, Y.-S., Lee, S.-P. and Peng, S.-B. (2016). “Discussion on the relevance of old low-lying land reclamation and soil liquefaction,” The 12th International Conference on Hydroscience & Engineering, Tainan, Taiwan. |
|---|---|
| • | 葉逢昇、林啓聖、郭玉樹 (2018). “土壤液化評估方法於我國離岸風場適用性評估,” 2018台灣風能協會會員大會暨學術研討會, OW_33. |
| • | 郭玉樹、鍾允翔、林啓聖、盧泰維 (2018). “我國離岸風場土壤變形模數特性分析,” 2018台灣風能協會會員大會暨學術研討會, OW_32. |
| • | 張凱竣、曾玉修、許哲維、林啓聖、郭玉樹 (2018). “地工設計參數不確定性對離岸風場海床土壤液化潛勢評估影響研究,” 2018台灣風能協會會員大會暨學術研討會, BOE_21. |
| • | 郭玉樹、盧泰維、林啓聖 (2017). “臺灣西部海域重模土壤勁度衰減參數初探,” 2017臺灣風能協會會員大會季學術研討會, 彰化, OW_07. |
| • | 林啓聖、郭玉樹 (2017). “雙向反覆外力加載對土壤勁度衰減模型參數之影響探討,” 2017臺灣風能協會會員大會季學術研討會, 彰化, OW_08. |
| • | 郭玉樹、柴駿甫、王昱凱、張毓文、羅仕杰、呂威賢、曾柏翰、林啓聖、曾玉修、許惠婷 (2016)， “我國先導型離岸風場地震力評估考量” 2016台灣風能協會會員大會暨學術研討會, 基隆, C-19. |
| • | 郭玉樹、蘇峰堅、曾韋禎、林啓聖 (2012). “離岸風機大口徑單樁基礎支承結構之自然振動頻率快速計算法,” 第34屆海洋工程研討會,台南, pp. 785-790. |
| • | 林啓聖、鍾智印、郭玉樹 (2012). “振盪水柱波浪發電防波堤受力及氣流反應,” 第34屆海洋工程研討會, 台南, pp. 797-802. |
| • | 郭玉樹、蘇峰堅、徐文信、林啓聖、邱盛彥 (2011). “離岸風力發電風機大口徑單樁支承結構自然振動頻率研究,” 2011台灣風能學術研討會, 台南. |
畢業論文
| • | 林啓聖 (2013)，「振盪水柱波浪發電防波堤之波浪作用力分析」，碩士論文，國立成功大學水利及海洋工程所，台南。 |
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| • | 林啓聖 (2020)，「無凝聚性土壤於排水與不排水條件下受反覆外力作用之行為」，博士論文，國立成功大學水利及海洋工程所，台南。 |