作者

陳俶季

摘要

台灣地狹人稠，陸上資源有限。幸好台灣四百環海，海岸線長，提供我們往海洋發展的廣大空間，海洋資源的開發利用也總是我們亟需努力的方向之一。有關海洋資源之開發利用與海洋工程技術之研究發展，為行政院近年來積極推動的重點科技之一。在行政院國科會的督導與支持下，海洋大學校長汪群從博士曾彙集國內海洋工程界同仁之智慧，就我國海洋工程與技術的研究領域，建議了水下技術、海岸工程、船舶工程、海洋環境工程、港灣工程、外海工程與海洋資源工程等七個重點推廣課題。國科會也在今年四月開始，在工程處內設立海洋工程研究學門。最近在行政院科技顧問室支持下，更設置海下技術協會。這些舉動，不外乎意欲將國內對海洋資源之開發利用與海洋工程技術之研究發展有興趣的專家學者齊聚於一堂，共同為提昇國內之海洋科技水準而努力。
綜觀行政院所欲推動的海洋科技之研究發展，幾乎每一項都與海域地工技術之發展息息相關。海洋工程與技術發展之七個課題，除船舶工程外，都需有大地工程技術作後盾，才能竟其功。海洋資源之開發利用，更因需有海域結構物作為開發基地，而少不了海域大地工程之參與。
國內在陸地地工技術上之成就已頗為可觀，然而在海域地工技術之研究發展，起步較遲。過去國內在進行海岸與港灣工程時，遭遇很多大地工程問題，也提出很多解決方法，因而累積了寶貴的經驗與心得。但是在外海工程方面，大部份的大地工程技術仍委託國外工程顧問公布，顯示國內地工界在這方面之研究投資仍有待加強。幸好國內地工界有識之士近幾年來，已積極為提昇國內之海域地工技術而努力，我們也逐漸看到他們努力的成果。這期地工技術專輯，很榮幸地能邀請到林宏達教授的”海域地工技術之現況探討”，秦中天博士與蕭仲光先生的”海域基樁在黏土中之摩擦阻力”，簡連貴博士的”海域大地工程之工址取樣調查”，梁明德教授的”海域平台基樁承載力之實例研究”，以及林美聆教授的”海底邊坡穩定問題之探討”等五篇大作，就有關海域地工的五項重要課題提出詳盡的介紹。這五篇文章將海域地工所面臨的悶題，由工址調查、基樁承載力分析，以及海底邊坡穩定之探討等都有深入淺出之說明，更對海域地工技術之現況提出精關之分析，以提供國內的地工界在海域地工方面足資參考的研究方向。我們深切期望由於本專輯之出版，使國內的大地工程師因而能注意到海域地工問題，並積極參與海域地工技術之研究發展。果若能從台灣海域的地質和土壤調查中，參考國外豐富的實務經驗和技術，發展出一套適合台灣海域土層特性的外海地工技術，則行政院所積極推動的海洋科技之研究發展，勢必能直至落實而深入紮根。
除了專輯主題的五篇文章外，我們也介紹顏東利與張桂才兩位先生的”建築物允許沈陷量之探討”和陳中和先生的”深層攪拌工法改良地盤在路堤荷重下之行為”等兩篇精彩文章與地工技術雜誌的讀者分享。這兩篇兼具學術與實用價值之文章，應可獲地工界同仁之歡迎。

作者

汪群從

摘要

許多年前，從洪如江、李建中、鍾善籐等先生口中，得知地工技術雜誌是一份非常成功的雜誌，對國內地工技術之推展有很大貢獻。今承”海域地工”主題之主編陳俶季教授要我寫一篇勉勵的話，深感榮幸。
台灣地狹人稠，陸地上資源有限。在面積36,000平方公里的土地上，孕育有二千餘萬人口，而三分之二的陸地又屬高山與丘陵，可供發展之陸地空間實在有限。幸好台灣島四面環海，海岸線長達1,140公里，平均每平方公里陸地就有三十二公尺長的海岸線。優厚的海洋地理環境，提供吾人向海洋拓展之廣大空間，也使國內之經濟、資源、交通、環境和國防等皆與海洋密不可分。如何有效利用海岸，近海和海洋的資源，皆有賴海洋工程與技術之研究發展。
發展海洋工程技術與有效利用海洋資源，為行政院近年來積極推動之重點科技之一。去年在行政院國科會督導與支持下，國內海洋工程界同仁，就我國海洋工程與技術之研究領域，建議了七個重點課題。國科會也在今年四月開始，在工程處內設立海洋工程研究學門，意欲將國內對海洋工程之研究有興趣的專家學者齊聚於一堂，共同為國內海洋工程與技術之發展而努力。
海洋工程與技術推動之七個研究課題為(1)水下技術(2)海岸工程(3)船舶工程(4)海洋環境工程(5)港灣工程(6)外海工程與(7)海洋資源工程，其中海岸工程，船舶工程與港灣工程三方面，國內目前研究人力較充裕，過去也有研究成果；水下技術以往較少受人注意，目前必需加強該方面人力之培訓與延攬，積極全面推動水下技術各項重點研究工作；海洋環境工程問題之研究，則隨著全球對環保之日益重視而日形重要，需要加強推動；至於外海工程與海洋資源工程之研究工作，因台灣陸地資源有限，海洋資源的開發與利用日漸需要，而需早日拓展。
綜觀以上所欲推動海洋工程與技術之研究課題，除船舶工程外，莫不與海域地工技術之發展息息相關。舉例說，水下技術中之水下工程的施工；海岸工程中之海岸結構物與海岸保護，以及人工島之開發；海洋環境工程中有關海洋放流管的安放；港灣工程中之港灣構造物，與港灣深水化所需之碼頭與防坡堤之構造；外海工程中之平台結構物與水下結構和管線之施工；以及海洋資源中之海水淡化管線之舖設等，莫不涉及海域地工。
綜合說來，由於海面至海底間有風、浪與潮流的作用，海底更是隨著水深的增加而增大壓力，光線也因而減弱。因此由沿岸至外海，在海底施工時，必需考慮海底特殊的環境問題，海底基礎的問題，以及海底地質與周遭環境之影響﹔他如邊坡穩定情形，海底地形變化情形亦需視工作地點之情況審慎考慮，可以看到的是，海域地工由於在海水面下施工，涉及因素眾多，較之陸地上之地工技術更加複雜。地工技術雜誌能以海域地工為主題，來提起大家對這一領域之注意，是一件非常好的事情。
去年有機會到歐美訪問海洋工程與技術設施，看到荷蘭的海堤工程，法國的海下施工設備等等，感觸良多。我國海洋工程與技術起步較慢，欲在這方面趕上先進國家之水準，有待國內工程界與學術界同仁急起直追。過去國內在海岸與港灣工程建設方面，略有成就。就所遭遇的許多大地工程問題，提出很多解決方法，也在學理或技術上，累積了寶貴的經驗與心得。然而外海工程中的海域地工技術，大部份仍委託國外工程顧問公司，顯示國內地工界在這方面之研究投資仍嫌不夠。如何能在國內現有的近海地工技術之基礎上，借助國外已有的外海地工技術，來提昇吾人的外海地工技術和培育這方面的專業人才，應是當務之急。
最近在行政院科技顧問組支持下，有海下技術協會之設置。寄望在國內工程界與學術界同仁之努力下，海域地工能被視同地工技術的一部份，庾續被大家重視，使我國在此方面之研究與技術能力逐日進步。

英文篇名

A STATE-OF-THE-PRACTICE REVIEW ON OFFSHORE GEOTECHNICAL ENGINEERI

作者

林宏達

摘要

石油過去、現在和可預見的將來都將是人類最主要的能源。波灣戰爭發生後各國為確保自身的油源都積極從事本國油源的開採或者以資金和技術與他國合作開採當地的油礦。然而陸地上的油礦大都已開採，因此面積廣闊的沿海大陸棚，甚至較深的海域都勢必成為探油的新領域。台灣亦然，陸地上有限的資源如水力、地熱和天然氣等都已有相當程度的開發，又因四面環海，海岸線長，因此海域資源的開發與利用應是我們極需努力的方向之一（林宏達，1990）。顯然地，海域資源的開發是一項典型的科技整合的工作，海域地工技術（Offshore Geotechnology）便是其中不可或缺的一環。
歐美各國近二十年來積極地開採美國的新墨西哥灣和北海的油源，因此海域大地工程（Offshore Geotechnical Engineering）也就乘勢而起成為相當熱門的研究課題。許多研究成果和實務經驗都很有參考價值，然而海床的地質和土層特性都是有地域性的，國外的結果能否直接應用值得我們探討和驗證。因此如何能在國內現有的地工技術的基礎上，借助國外海域地工技術，來提昇我們的海域地工技術和培育這方面的專業人才應是當務之急。
作者在美國求學時曾從事深海粘土的工程性質之研究，畢業後又加入美國某家甚具規模的石油公司從事海域大地工程的研發工作數年，因此對國外海域大地工程的現況和未來研究的重點略知一二。謹以本文介紹海域大地工程中的兩個重要課題，海域工址調查和基樁工程，分別闡述其原理，現況和尚待研究之處，期望能有助於推動國內的海域大地工程，並提供一個可資參考的研究方向。從另外一個角度看，海域工程一般規模都很大且需克服較陸上工程惡劣的環境和地質條件，因此海域大地工程界在某些地工技術的領域遠較陸上地工技術先進和成熱。這些海域地工技術的經驗可以提供我們提昇相關的陸上地工技術時的寶貴參考資料。

英文摘要

Taiwan is actively developing offshore resources, including offshore oil and gas exploration, reclamation of coastal lands, and etc. The development of offshore resources requires team work from many disciplines. Obviously, offshore geotechnology is one of them. To meet the challenge, it is necessary to upgrade offshore geotechnical engineering in Taiwan. Evidently, the experiences and expertise accumulated from the Gulf of New Mexico and the North Sea provide very useful reference information, although it's applicability requires further studies and verification. This paper reviews the state-of-the-practice of the offshore geotechnical engineering in the Gulf and the North Sea, highlights the principles and the newest technique for offshore site investigation and offshore foundation engineering, and discusses issues that warrant further study. Hopefully, information presented herewith could help promoting and provide some guidance for future offshore geotechnical research in Taiwan.

英文篇名

SKIN FRICTION OF OFFSHORE PILES IN CLAY

作者

秦中天、蕭仲光

摘要

海域（Offshore）鑽油平台的基樁設計是過去二十年來大地工程界所遭遇到最具挑戰性的領域之一。舉例來說，樁基礎支撐的Bullwinkle平台是建在412m水深的墨西哥灣中（Whittle，1987）；此外，在休士頓東南方400公里，預計在1993年開始生產的一座〝拉拔式基樁平台〞（Tension Leg Platform，簡稱TLP），水深超過872m（Woodbury，1990），對TLP而言，不僅基樁本身是在抗拉拔的狀況，尤其上部結構更是受到極大的波浪反覆作用力（Cyclic Wave Loading）。一般的基樁設計，都是根據樁載重試驗結果在類似土層狀況及相同基樁型式下所建立起的經驗公式，加以推估。然而，對海域基樁設計而言，不僅經常缺乏類似的樁載重試驗可資利用，而其上部結構及荷重狀況更是變化多端，十分複雜，因此使大地工程師也無法僅僅由過去的經驗加以延伸，就得到合理的設計。大地工程師必須根據其對於基本土壤行為的深入了解，發展各種儀器及分析方式，才能完成這一項艱鉅的工作。而在這些發展過程中所得到的結果則可再回饋於一般的工程應用，以提昇技術的水準。
本文旨在介紹過去十餘年來MIT對海域平台研究所推導出來估算基樁摩擦阻力的新方法－βmethod（Azzouz et al.，1990），以及在其發展過程中所使用到的分析方式〝應變路徑法〞（Strain Path Method，1985）及試驗工具〝兼測水壓之側向土壓計〞（Piezo Lateral Stress Cell，簡稱PLS，Morrison，1984）。這些方法與工具不僅可用來推估基樁的摩擦阻力，在其他大地工程的應用上也深具實用價值。

英文摘要

A new method is introduced in this paper to predict the axial capacity of offshore friction piles in clay within a systematic and rational framework. This method was derived from a solid analytical background on the basis of the Strain Path Method. The results have been further verified by the Piezo-Lateral Stress Cell measurements. This method indicates that the skin friction should be determined by two factors: the coefficient of lateral earth pressure after consolidation and the controlling skin friction ratio between soil/pile interface. The use of this method in conventional pile design is also illustrated in this paper.

英文篇名

IN-SITU SOIL SAMPLING INVESTIGATIONS FOR GEOTECHNICAL OFFSHORE

作者

簡連貴

摘要

海域大地工址調查在世界各地早在1970年代都已陸續展開，如北海（North Sea）、墨西哥灣（Gulf of Mexico）、加州地震區海域等，且都已累積相當多寶貴的經驗。但因為這些地區大都著重於海域資源探勘如石油、天然氣等為主，所以水深都相當深，大地工程在這裡所必須面對的是（Hoeg，1986）：
（1）新的水深平台基礎設計觀念。
（2）複雜困難的新海域土壤條件，如鈣質沈積土（Calcareous Sediments）或非常軟的土層。
（3）改善或解決舊有的問題。
以期得到更安全、更可靠、更經濟的海岸或海域結構物。國內以往受到戒嚴的影響，海岸開發及海洋空間利用都是局部性。缺乏整體性考慮且都偏重在陸地上的開發。海域資源的開發，亦祇有少數區域如新竹外海的長康礦區。
台灣屬於海島型，土地面積狹小，近年來隨著國內各項重大建設的陸續完成；使得社會工商經濟迅速發展，都會區人口過度集中；陸地上的開發已呈飽和狀態，可資利用的資源如土地、水利等已有相當程度的開發，逐漸不能滿足國家現代化整體經濟建設的需要。因此，如何有效開發海域資源與利用海洋空間，應是我們今後努力的方向。展望未來，尤其是配合六年經濟建計劃可能推動與海域大地工程相關的有離島工業區、海埔新生地、多目標人工島及海岸結構物等近海之開發利用，都將依次展開，這是一種典型的科技整合如土木、水利、海洋等工作。而身為一個大地工程師將面臨許多以往所沒遭遇到的新的挑戰，如大面積的水力回填技術，海埔新生地的沈陷問題及如何考慮海域各種影響如風、浪、潮流等因素，將陸地上累積的經驗轉移到海上，都是工程成敗的關鍵。

英文摘要

Offshore site invetigation is influenced by various marine conditions. Therefore, soil sampling work offshore is difficult than onshore. The first part of this paper present current geotechnical offshore soil investigation methods, including surface and deep soil investigation. In the second part of this paper, several types of platforms resting on the seafloor, used for nearshore site investigation in Japan, is presented. Once a drilling equipment is placed on a stable e platform, boring and soil sampling techniques similar to those used for onshore site investigation. On the other hand, methods to evaluate the quality of undisturbed samples for soft cohesive soils are also discussed.

英文篇名

PRACTICAL STUDY OF PILE BEARING CAPACITY FOR OFFSHORE PLATFORM

作者

梁明德

摘要

本文以北海黑色鑽油平台的基樁為範例，說明海域的土壤可能具有不平常的高度不排水剪力強度，這個或許是由於過壓密引致高度側向有效應力的結果，並以此高度且真實的側向應力預測這些高度不排水水剪力強度。而基樁的樁身摩擦力之計算即基於基樁旁土壤的應力條件，可以不排水剪力強度的比例之總應力法預測之，當然，基樁的樁身摩擦力也可採用在排水條件下的有效應力法計算得到。就以外徑為1.52m之開口樁趾的基樁而言，當基樁樁趾貫入到海底36m深處甚至更深時，可採用總應力方法計算樁身摩擦力；然而，當基樁樁趾貫入到42m深處時，則必須採用有效應力方法計算樁身摩擦力。

英文摘要

The main purpose of this paper is to demonstrate the determination of offshore pile capacity by using the Heather platform at the North Sea as an example. The unusually high undrained shear strengths which have been measured in the soil at this site are likely a result of high lateral effective stress caused by a substantial degree of overconsolidation. By assuming high,, but realistic, values of lateral stress it is indicated that these high undrained shear strengths can be prophesied. The skin friction values of pile are evaluated as a proportion of the undrained shear strength of the soil, the proportion being estimated on the basis of assumed effect stress conditions in the soil adjacent to the pile. Alternative values of skin friction are also calculated by a direct effective stress method.

英文篇名

MARINE SLOPE STABILITY

作者

林美聆

摘要

隨著海洋資源開發日趨重要及海底採測技術之進步，目前已有許多證據顯示海底邊坡破壞幾乎發生於全世界各個海域內，為一廣泛之現象，且常導致海域工程上之問題。海底邊坡破壞之規模，一般較陸上之邊坡破壞大得多，且在部分觀念上亦不相同。本文目的即在介紹此一問題，並對海底邊坡穩定分析之考慮加以探討。
在討論海底邊坡問題之前，首先必須先對邊坡之情形及破壞發生加以確認，故本文先介紹目前使用於協助判定邊坡情況之探測方法。在邊坡問題確認後，其次依破壞型態之不同分別討論之，而導致邊坡破壞之因素及其於穩定分析上之考慮方式亦一一加以說明，最後則對海底土壤工程性質決定上之特殊問題予以討論之。

英文摘要

As survey technology of the ocean improved and the development of the ocean increases, evidences for submarine slope instability have been found in many areas around the world. The marine slope problem has been recognized as a wide spread phenomenon and often causes problem in ocean engineering. Part of the concept of marine stability is different from that on land, and its magnitude is much larger. The objective of this paper is to introduce the problem of marine slope stability and the considerations for stability analysis.
Firstly, the concept of marine instability is discussed. Then, some survey technology used in identifying the slope instability are introduced. Different forms of slope failure and the major causes for slope instability and their considerations in stability analysis are presented in sequence. Finally, some factors affecting the determination of the soil properties are described.

英文篇名

A STUDY ON TOLERABLE SETTLEMENT OF BUILDING

作者

顏東利、張桂才

摘要

建築物之允許沈陷量長久以來一直是大地工程師所關切之問題。大地工程師於進行基礎設計時，須先預估建築物之沈陷量，再依據建築物之允許沈陷量來決定其基礎型式係採用獨立基腳、筏式基礎或樁基礎等；另一方面，大地工程師於評估深開挖或潛盾等地下施工對建築物之影響情形，以及擬定監測之沈陷安全管理值時，亦須瞭解建築物所能承受之允許沈陷量，以作為施工安全之控制標準。
由於國內過去一直缺乏有關建築物允許沈陷量之調查及統計資料，因此大地工程師大多直接依據國外之相關文獻資料。惟國內建築物之特性，例如建材、結構型式與設計及施工等，並不完全與國外之建築物相同，因此實有依據國內建築物之沈陷量測結果，以檢討國外文獻資料適用性之需要。本文除先回顧並整理國外相關之文獻資料以供大地工程師參考外，並依據國內42棟建築物之沈陷量測結果，檢討並建議適合國內建築物特性之允許沈陷量。

英文摘要

Tolerable settlement of buildings is a critical concern of engineers when designing and selecting building foundations and establishing settlement warning level for the buildings adjacent to opencutting and tunnelling. Current concepts and practice for establishing tolerable settlement for buildings are reviewed and discussed in this paper. In addition, settlement monitoring results of forty-two buildings in vicinity to opencutting in Taipei city are presented and used to verify the tolerance of building settlement.

英文篇名

BEHAVIOR OF THE IMPROVED GROUND BY THE DEEP MIXING METHOD UNDER EMBANKMENT LOADING

作者

陳中和

摘要

一個包含兩種不同配置型式、壁式和樁式的深層攪拌工法改良地盤承受路堤荷重的大型現場試驗，用來研究、瞭解不同配置改良地盤的行為。
計測結果顯示：（1）在相同荷重條件下，壁式改良地盤的水平及垂直變位均小於樁式的改良地盤。（2）樁式改良地盤的變形型式是側傾（Tilting）即純剪力變形（Simple shear type deformation），同時在改良樁中存在著彎曲應力；另一方面，壁式的變形型式是滑移（Sliding）。這兩個結果顯示壁式改良地盤比樁式改良地盤在抵抗水平力作用上更為有效。

英文摘要

A full-scale test embankment on Deep Mixing improved ground with two different configurations, namely wall type and pile type, were constructed and subjected to the embankment loading. Field observations were made in order to elucidate the behavior of the improved ground with the different configurations. The measured results indicated that:（1）The lateral movement and settlement of wall type improved ground are less than that of pile type improved ground, when subjected to the same loading.（2）The deformation pattern of pile type improved ground is tilting, I.e. simple shear type defromation, where the bending stress is developed in the improved soil. Whereas the deformation pattern of wall type is sliding. Both of these results indicated that the wall type improved ground is more effective in resisting against horizontal loading than the pile type improved ground.