頻散曲線評估地盤剪力波速―有限差分法及類神經網路

黃文蔚(Wen-Wei Huang)

指導教授 ： 左天雄

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2005年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2005.01893

摘要

摘要
台灣位於地震頻繁的環太平洋地震帶上，工程設計常需考慮地盤及結構物之動態反應，因此正確的土層動態參數便是不可缺少的。本研究分別採用有限差分法與類神經網路評估地盤之剪力波速。以有限差分分析法模擬表面波傳行為，求得理論頻散曲線，以期可以較為快速且準確評估地盤深層之剪力波速縱深剖面。另外，使用類神經網路模擬由震測實驗所得現地頻散曲線映射至剪力波速的機制。
於模式建立方面，有限差分模式使用Virieux提出的速度–應力有限差分法模擬表面波傳行為，並合理的安排格點位置、邊界條件及初始條件，且利用基因演算法進行現地頻散曲線反算之最佳化控制，最後將整個反算過程寫成電腦程式FBADCFDM。當有限差分頻散曲線和現地頻散曲線相符時，我們可認定有限差分模式中地盤剪力波速即為現地試驗場址之地盤剪力波速。
類神經網路模式則採用倒傳遞類神經網路，因其對非線性之參數映射機制系統模擬成效相當良好，故選擇此一網路作為本研究之主網路架構。建立網路的實際操作上，分為學習、訓練與測試三個階段。經測試完成之網路，是為訓練完成之網路，只需輸入網路輸入參數值，網路將憑藉訓練資料特性計算出評估結果，此即為類神經網路評估之推估值。
研究結果顯示， FBADCFDM程式於四十二處現地頻散曲線之反算結果，與相關研究的剪力波速剖面具有一致性，顯示本研究所發展的FBADCFDM為一有效利用頻散曲線反算地盤剪力波速之程式。而類神經模式在評估土層剪力波速縱深剖面方面具連續性，且較以數學模式推導土層剪力波速方式上，簡便而有效率；而由其評估結果看來，有一致性之符合程度，說明本研究所發展之模式評估結果具高度重現性，具有推廣的價值。

關鍵字

頻散曲線 ； 有限差分法 ； 類神經網路

並列摘要

無資料

並列關鍵字

dispersion curve ； finite difference method ； neural network

參考文獻

50. 簡連貴、林敏清(1998)，「回填造地土壤剪力波速之評估-雲林麥寮案例之探討」，地工技術，第67期，第69-82頁。

51. 簡連貴、林敏清(1999)，「台灣西部沿岸回填土壤剪力波波速之評估」，中國土木水利工程學刊，第11卷，第4期，第647-656頁。

32. Virieux, J., and Madariaga, R. (1982), “Dynamic Faulting Studied by A Finite Difference Method”, Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 72, No. 2,pp. 345-369.

1. Alford, R. M., Kelly, K. R., and Boore, D.M. (1974), “Accuracy of Finite-Difference Modeling of The Acoustic Wave Equation”, Geophysics, Vol. 39, No. 6, pp.834-842.

3. David Baumont , Anne Paul,George and Susan L.Beck. (2002), “Lithospheric structure of the central Andes on surface wave dispersion”, Geophysical Research, Vol. 107, No. B12, pp. 2371.