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風工程     ASCE7-02(95、103)
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鋼結構     LRFD2-1993(87、96、99)  ASD13-1989(87、96、99)

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鋼結構     鋼構造設計便覽2018

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上次更新:20201220
美國工程規範、日本工程規範、中國工程規範及電腦應用技術
結構可靠度通用原則    ISO2394-1973, ISO2394-1986, ISO2394-1986(1988a), ISO2394-1998
結構載重         ASCE7-1970, ASCE7-1976, ASCE7-1982, ASCE7-1988, ASCE7-1993, ASCE7-2002, ASCE7-2010, ASCE7-2016
地震工程         UBC-1970, UBC-1976, UBC-1982, UBC-1988, UBC-1994, IBC-2000, IBC-2006
鋼結構          AISC ASD-1969, AISC ASD-1978, AISC ASD-1989, AISC LRFD-1986, AISC LRFD-1993, AISC LRFD-1999, ANSI/AISC 360-2005, ANSI/AISC 360-2010, ANSI/AISC 360-2016
鋼筋混凝土        ACI318-1971, ACI318-1977, ACI318-1983, ACI318-1989, ACI318-1995, ACI318-2005M
基礎構造         建築基礎構造設計指針-1988
結構可靠度(建築結構)  GB50068-2001, GB50068-2018
結構可靠度(工程結構)  GB50153-1992, GB50153-2008
結構載重         GB50009-2001(2006a), GB50009-2012, GB50009-2019
地震工程         GB50011-2001, GB50011-2010, GB50011-2010(2016a)
鋼結構          GBJ17-1988, GB50017-2003, GB50017-2017
鋼筋混凝土        GB50010-2002, GB50010-2010(2015a)
地基基礎         GB50007-2002
有限元素分析軟體     SAP90, ABAQUS, ANSYS, SAP2000, STAAD.Pro, ETABS, PKPM
水利分析軟體       HEC-RAS, SWMM
數學軟體         Mathematica, SageMath, Maxima
統計軟體         R
數值軟體         MATLAB, Octave
繪圖軟體         AutoCAD, SolidWorks, AutoCAD Civil3D, SketchUp
專案軟體         GanttProject, MS-Project
結構化程式語言      ANSI C, C99, C11
物件導向程式語言     C++98, Java
FORTRAN系統    FORTRAN77, FORTRAN95
VB系統         QuickBasic, Visual Basic, Visual Basic.NET, AutoCAD VBA, MS-Word VBA, MS-EXCEL VBA
組合語言         MASM
網頁語言         HTML4, HTML5, VBScript, JavaScript

上次更新:20220416
社會實踐
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2012年10月26日 星期五

似乎有人跟他講

  「似乎」是個不確定語氣的詞彙,而且我特別喜歡使用似乎和見到他人使用似乎的方法。在我念小學的時候,當我爸的妄想症發作時,碰巧都是見到與自己期望相違的事,就經常會聽到他以臺灣話說:「似乎有人跟他講。」之後,我爸會說一大堆他的觀點,以強調他不能接受和他的期望相違背的事發生。偶爾講個一次還算是合理,可是經常性的講就不可以算是正常。這句似乎的臺灣話用語,成為我小時候常聽到的詞句,我特別喜好鑽研怎麼使用似乎這個詞彙。在《學長的講義》中,我寫出了一句相當自豪的似乎用語,那就是「臺北熾熱的暑氣,似乎未能在九月入秋後有所減退,我想這或許是與盆地地形有關。」若是說要把似乎給用得好,那麼得對生活周遭有敏銳的觀察,才能夠使得用字遣詞能夠得心應手。

Reference
  1. C. M. Huang(2010.07.04)學長的講義,Ching-Min Huang Office,http://cmhuangoffice.blogspot.tw/2010/07/blog-post_6633.html

About the NTD Policy III

  Taiwan doesn't have its own natural resources, so as to import all the raw materials from the foreign countries. If the importers do not import the raw materials, iron, aluminum, copper, and so on, the exporters cannot manufacture and export their products. When the NTD exchange rate is devaluating, the importers must pay higher prices to get the raw materials. After the extra processes, the raw materials become many fundamental members or components to provide the exporters to manufacture their products. Compared with the NTD devaluation, the present overall cost for the exporters shall be higher than that time. Hence, I don't think the NTD devaluation for the exporters is a good economic policy. The best NTD policy shall be according to the currency requirement, and the revaluation or devaluation speed CANNOT be fast too much.

Reference
  1. 高照芬(2012.10.25)駁張忠謀 央行:台幣相對穩定,中央社,http://news.chinatimes.com/politics/130502/132012102501487.html

2012年10月25日 星期四

核能發電的是與非II

  有關於核電廠爆炸瞬間,放射線粒子釋放之輻射對人體產生之傷害程度,其實可以參考1986年04月26日發生之車諾比核電廠事故,其造成直接死亡人口統計為56人。我想,核四廠爆炸直接死亡人口不會到三萬人,但是輻射塵究竟會被風吹到哪些地方,則需要視季節風向和風速而定。今天,我在臺南市立圖書館閱覽了好幾本《核能簡訊》期刊,已經知曉臺灣電力公司預計在近年內陸續關閉核電廠,但是其設定之關廠使用年限為40年。原先,臺電公司尚有意展延商轉年限,但是受行政院指示要按期關閉核電廠。

  我認為,行政院做出了正確的行政命令,臺電公司應該儘早擬訂供電計劃。臺灣在潮汐能、水力及生質能發電上,其實有相當大的成長空間存在,尤其是臺灣四面環海可考慮潮汐能的運用。臺電公司在制定電價方面,我認為核電一旦停止商轉必然要提高電價,尤其是綠色能源都是屬於高單價供電源,而且供電量又相當不穩定,提高電價已是箭在弦上不得不發之做法。否則,不要核電卻要維持電價,可以說幾乎完全不具有可能性。在工業用電上,應該儘量不提高電價,但是在商業和民生用電上,可以大幅度提高電價。因為,商業和民生用電屬於國內消費成本,然而工業用電涉及國外產銷成本,為維護出口貿易的穩定性之前提下,此乃是最佳之電價配置方案。

  核四廠究竟是否能夠商轉,據我閱讀《核能簡訊》得知已移交幾百個子系統,並且正展開密集性的標準測試作業程序。核四廠投入新臺幣上千億元,要說放棄似乎有相當大的難度。若臺灣要向德國學習,那麼得要先找好輸電國家,因為德國目前是個缺電國家,其部份電力來自於法國和捷克。其實,德國並不是直接關閉全部的核電廠,仍然是擬訂十幾年的核電廠關閉緩衝期,而且我認為屆時仍然無法真正落實。因為,德國即便是缺電卻依賴法國和捷克,然而法國和捷克的核能發電佔全國發電比例為75%和25%,不過就是不用自家造的核能發電廠。但是,法國或捷克的核電廠要是爆炸,德國人一樣會吸到兩國飄來的輻射塵。

  菲律賓不像是電力過剩的國家,中國大陸當前缺電相當嚴重,所以搭海底電纜線來作為輸電的供應國似乎不太可能。西班牙和德國的潮汐能發電,其供電分別佔全國發電比例的12.48%和11.65%(《核能簡訊》第138期第19頁),臺灣是四面環海的國家,以潮汐能發電有相當大的潛力。臺灣的河川相當多,以流入式水力發電之模式應該有相當大的發展空間。我想,火力發電、潮汐能發電及水力發電,將是臺灣未來的前三大供電源。其中,潮汐能和水力發電是屬發電過程無排碳量,但是屬於考慮商轉過程產出排碳量相當低之供電源。

  根據《核能簡訊》第138期第18頁的《我國(日本)電力需求的時間變化圖》顯示,日本全國供電方式採取核能發電和流入式水力發電為主要安定供電模式,然後採取在尖峰需電時間(07:00-24:00)以火力發電補充電力不足之策略。我認為,要是潮汐能可以取代60%的核能發電,並提高流入式水力發電比例,再維持以火力發電補充電力不足之策略,其實日本有可能完全不使用核能發電。臺灣可以參考日本的既有發電模式,並且擬訂潮汐能和流入式水力發電為取代核能發電的相關政策。我認為,要是火力、潮汐能及水力發電比例配置適當,潮汐能和水力發電有可能平衡掉火力發電的高排碳量,以使臺灣全國發電排碳量降至《京都議定書》的要求。

References
  1. Wikipedia, 車諾比核電廠事故, http://zh.wikipedia.org/wiki/車諾比事件
  2. 核能簡訊,財團法人核能資訊中心,http://www.nicenter.org.tw/modules/news/index.php
  3. 核能簡訊第138期,財團法人核能資訊中心,http://www.nicenter.org.tw/uploads/upfile/138.pdf

核能發電的是與非

  近日來讀起小出裕章教授的相關報導和採訪文章,不禁令我思索起臺灣核能發電的許多是與非的問題,以及小出裕章教授所言的可信度如何?根據我個人研究超強核子彈的經驗,非高濃縮鈾在鏈狀反映速率上是無法使粒子達到高速散射的能力,因而要是北部核四廠預定地發生核電廠爆炸,粒子至多不會散射超過五公里的距離。我可以比較精確地說,直接死亡人口不會達到三萬人,尤其核電廠是設置在荒郊野外的地方。但是,由於輻射塵漂浮在空氣中被人體吸收,因而會使人體產生細胞病變或致癌縮短壽命,需視核電廠爆炸之時在夏季或冬季,以準確推估比較客觀的間接死亡人口。臺灣夏季吹南風,冬季吹東北風,風往哪裡吹輻射塵就往哪裡跑。

  根據我閱覽新聞的印象,應該在2005年之時國際環保團體仍然鼓吹核能發電,因為核能發電是潔淨便捷的能源。然而,核能發電產出的核廢料的確是劇毒物質,而且少則要數萬年才會完全喪失其毒性。去年,我在《核四不商轉北臺會缺電》文中,提出不可否定的缺電事實。但是,核四廠的設計出發點,似乎是以機械設計的立場,把一堆不同廠牌的零件組在一起,其假設前提是臺灣有「整合的能力」。但是,事實似乎顯示臺灣的整合能力不夠,也沒有任何人敢擔當重任表示可以商轉。雖然,我懂核彈技術,但是我不懂核電技術,因為核電的複雜性遠遠高於核彈。然而,我可以肯定的是,不同公司的機械設備要組裝,其關鍵點在於要如何把「接合介面」給做好。我舉土木的結構設計為例,不論是鋼結構或混凝土結構,最難規劃和設計的都是構件接頭,我指的接合介面就相當於結構設計的接頭。

  臺灣的三座核電廠,我認為要是可以做到不缺電的話,都該儘量早點關閉停止商轉。因為,臺灣的三座核電廠太過於老舊,都是在民國六十幾年動工興建,距今都已經有三十幾年的機齡。南部的興達港火力和北部的深澳新火力,或許可以舒緩南北短期缺電的問題。但是,過去規劃以依賴核能發電的基礎之上,現今要秉棄核電改用其他的發電源,需要趁早重新擬訂國家發電策略。我認為,核四的關鍵點在於將接合介面做好,其次是對於不同公司的設備整合妥善,以及標準化核電廠操作程序和擬訂所有可能的緊急應變方案。倘若是有特別重要的機械裝置,應該配置二人同時在崗位上以避免有任何疏失之情形發生。

References
  1. 蘋果日報(2012.10.20)日本學者:台灣北部核災 瞬死3萬人,蘋果日報,http://www.appledaily.com.tw/realtimenews/article/life/20121020/147930
  2. 陳玉梅(2012.10.24)人間異語:騙人的學者政客 應抓去關,蘋果日報,http://www.appledaily.com.tw/appledaily/article/forum/20121024/34594911/
  3. C. M. Huang(2011.07.04)核四不商轉北臺會缺電,Ching-Min Huang Office,http://cmhuangoffice.blogspot.tw/2011/07/blog-post_04.html

2012年10月24日 星期三

技職體系的校名不好聽

  我要是問起國中生:「你有考慮過念技職學校嗎?」我敢說幾乎沒人會想到,換得的是一個難以置信的理由,那就是幾乎所有的國中生都認為:「技職體系的校名不好聽」。老實說,我真想把所有的私立學校的校名都給照我的意思改一改,然後請各校要求校友回母校換發畢業證書,他們不僅會感到有改頭換面之感,而且國中生也會更加有意願念技職體系。舉例來說,高教體系的「真理大學」打算改名為「馬偕大學」,可知有多少國中生提高意願要念馬偕大學。我認為,同時有工學院、商學院、管理學院或更多學院者,可以冠稱「科技大學」;至於,幾乎都是工學院、商學院或農學院者,可以冠稱「工業大學」、「商業大學」或「農業大學」,以強調學校特色發展專業,符合近十年來的教育發展方向。至於校名的訂定方面,我有很多意見和見解,真的是想要用自己的意思改一改,將會讓整個技職體系更有力量。有些學校的校名有贅字,例如:臺北護理健康大學,應該直接稱呼為「臺北護理大學」,因為查字典就知道護理涵蓋健康,加健康反而不健康不好聽。我不認為高教體系比較優秀,倒是技職體系的專業性比較夠。我對於校名的意思,同時反映在私校的校名上,因為「志願取決於校名」。

2012年10月23日 星期二

繁星政策治標不治本III

  在數物化方面,我想要多做一些補充說明,以便於能夠清楚了解我要表達的意思。其實,我提供給數物化教師的教學方法,就是比較生活化的教學模式,僅僅是再作進一步強化要求。我想,數物化教師比較難以理解的是,究竟該如何讓數物化學習起來感到比較有趣?有趣、好玩、…等,就是在建立學生和學科間的友好關係,好讓學生認為他們學會很厲害的技倆,可以用來搞一些有趣的把戲。其實,仿間除了我所提到近年有許多寫學科有的沒的書籍外,其實最大的關鍵點在於要讓學習更加生活化,以及適當地以簡單的教具實驗方式來表達原理和特例,最好是有照片或影片可以觀看以便於理解教師的意思。

  在物理科方面,我會舉警察到高速公路車禍事故現場調查的例子,要根據地面上的黑色煞車線距離來推估行駛時是否有超速;亦或是說,炮兵要使用自走砲攻擊前方的一個據點,已經有砲彈的平均重量和過去砲擊瞬間的初始速度平均值,那麼應該以何種仰角擊發自走砲的砲彈?在化學科方面,我以我最擅長的爆炸力學舉硝酸甘油為例,讓學生知道為什麼硝酸甘油比起以往的炸藥穩定性高;亦或是說,為什麼鈉金屬丟到水裡會引起爆炸,而且會瞬間釋放龐大能量?在數學科方面,我會教學生如何用三角函數和步行方式,來計算出建築物高度和建築物彼此之間的幾何夾角;亦或是說,古代有愚公移山的故事,倘若是真的要把一座山給移走,但是不想大費周章地做完整的等高線測量和土方計算,我會教學生如何把一座山切割成幾等份,然後以近似曲線函數用微積分做三維定積分計算出總體積。

  無論是大學聯考或四技聯考,其實考試題目都是真實問題之轉換,僅僅在於是否知道如何將真實問題轉換為考試題目的形式,然後再以解決考試題目的方式來求解問題,之後再回饋給真實問題上以獲得解決方案。在物理學上,過去三百多年來所有的研究,都是有人發覺無法解決的真實問題,然後被人以「命題」形式轉換為研究題目,再試圖尋求解決的方案和過程,從而發展出許多的「原理」和「定律」。研究都不是空穴來風,全部都是來自於真實問題,僅僅是被人適當地轉換為命題形式的考試題目。有能力解決考試題目,就是有能力解決同類轉換為真實問題的案例,但是由於多數人不懂得靈活運用所學,所以未必能夠適當地將真實問題轉換為考試題目,也就無從知曉該如何解決真實問題。要如何解決真實問題的癥結點,在於如何適當地轉換為命題形式的考試題目。

References
  1. Wikipedia,自走砲,http://zh.wikipedia.org/wiki/自走火炮
  2. Wikipedia,硝化甘油,http://zh.wikipedia.org/wiki/硝酸甘油

繁星政策治標不治本II

  我認為偏鄉輪調或市區借調,不致於衍生出教師相互勾心鬥角之問題。在高等教育中,多數教授在四十幾歲獲得正教授職稱,但是也有到近五十歲方才獲得正教授職稱,亦有可申請評鑑為正教授卻不提出申請之副教授。高等教育評鑑是以研究為主,多數教授在取得正教授後才會開始重視起教學工作。但是,在中、小學教育中,教師評鑑是以教學為主,因而教師比較的基礎就是教學優劣,其次是指導學生從事科學研究展覽和全國學科競賽。我認為從事科學研究展覽並不困難,應該鼓勵更多教師帶學生學習研究,僅僅在於經費是否得以獲得補助,否則亦可朝低耗費之半實驗半理論項目著手進行。

  在評鑑制度上,不能夠完全以行政評鑑為主,而是要以學生評鑑為主行政評鑑為輔,方不致產生輪流打「甲」的評鑑結果,而且教學評鑑應該建立公平制度。我認為教師相當有可能賄絡學生,因而必須杜絕教師有關行為。在教學方法上,我認為教學研討會不夠全面,也無法達成教學方法之傳達。傳統研討會過於短暫,而且著重於口述者之表達,反而是聽者未必能夠全然接受。我曾參與過國際研討會和國內研討會,我真的是認為研討會能夠達成的層面相當有限。教師輪調制度比較能收潛移默化之效,長期駐留於某校可以讓其他教師請教其教學方法,以讓自己也可能被選拔為優秀教師。

  在學科教學上,我認為數、物、化教師都應想好一套有原理有特例的解釋方案,以讓學生在演練習題時強化教師論述的原理和特例。否則,傳統教學不免會讓人感到是Case by Case,背題型背過程的錯誤學習方法會讓學生越來越討厭數物化。我先念技職體系後升高教體系,所以在技職教育中有許多數物化課程,其實都是被認定為土木不需要而刪除,甚至於有很多高中基礎學科根本沒學過。事實上,此乃是相當實際的做法,而且技職教育本來就是精簡課程,以提高專業課程的授課時數。其實,土木跟電學一點關係也沒有,所以物理沒有上電學的部份,也就是說僅上Halliday前半冊即可。再者,土木可以完全不需要念化學,所以化學教的比較簡單一點。其次,專科數學精簡高中數學課程僅演練基本題型,因而幾乎沒有演練被稱之為特例的題型,但是微積分仍同大學教了一學年。特例為大學聯考常見題型,但是四技聯考數學考題都是基本題型,所以第一志願學生幾乎都是滿分。我認為在相互學習教學方法的基礎上,高中基礎學科教師可以和高職基礎學科教師相互輪調。

  在國文、地理、歷史、地球科學、生物、…等學科,應該搭配一些趣味性以提高學生的學習興趣,尤其是近年仿間書店內多了很多寫學科有的沒的之類的書,其實會讓學生有興趣去學習那些學科。然而,教師教學缺乏趣味性,就會讓學生不想要學習,也就會討厭以上學科。以國文科來說,文言文的慣用字是有朝代性,不同朝代對同一字的解釋略有差異。因而,讀文言文的訣竅就是先判定朝代,然後根據該朝代對該字的解釋做套用,想必要讀懂文言文其實並不難,甚至於會想讀一些古人寫的雜文。以歷史科來說,仿間到處是在賣稗官野史的相關書籍,相當容易引用個幾段小文章在教學課程上。以地理、地球科學及生物來說,我認為教師需要到網路上蒐集一些照片,會讓學生的學習帶有影像的印象,而不僅僅是書本上難以背誦的文字。

  我提出的教師輪調制度,其出發點在於為偏鄉提高教學品質,其次是以此建立更為完善的人事升遷制度。倘若是人事升遷有其層級性,必然會讓教師更加有熱忱在教學上,而不會在教個幾年書後便感到枯燥乏味。我對於人事升遷制度的建議方面,是在四十歲前以取得幾項借調教師、優秀教師、客座教師及雙聘教師後,再朝校內行政體系爭取幹部或參加考試取得職位。否則,教師若是太過於年輕,也是不可能取得校內重要幹部職位。如此一來,市區和偏鄉之間所謂的城鄉差距,將可大幅度的降低其差異性以受惠於學生。

2012年10月22日 星期一

繁星政策治標不治本

  我從小就是偏鄉長大的小孩,但是卻認為教育部的政策不能夠太過於一廂情願,與其讓國立大學不情願地配合不刪減繁星政策名額,不如正面的思考該如何提高偏鄉地區學生的教育品質。個人淺見以為,教育部應該調整教師遷調制度,甚至於獎勵市區優秀教師輪流前往偏鄉地區任教,以有效提升偏鄉地區學生教育品質和水準。嚴格來說,我所謂的教師遷調制度,就是大學裡常見的客座教授學術交流。那麼,該如何去做,又該如何達成目標呢?

  我認為全國市區內的中、小學,都應該建立優秀教師選拔活動,而且要鼓勵其前往偏鄉輪流任教一至二年。若是未有獎勵措施,要想推動此一政策有其難度。因此,除實質上應有的薪資加給外,尚需要對於升遷制度建立其連結管道。也就是說,有在偏鄉教學經驗的教師,將來出任訓導主任、教務處長、校長或校內各級幹部,都應該有法定加分之評鑑標準規定。此外,市區優秀教師前往偏鄉任教,應該同高等教育客座教授頭銜,給定如同「教育部審定偏鄉小學屏東縣立光華國民小學客座英語教師」之全銜,此舉必然可以建立市區優秀教師之榮譽感。我想,從事教職工作的人也會希望自己的履歷表,可以功績卓越地滿滿寫成一大頁,此乃是我希望教育部可以採用之方案。

  在小學教育中,想必偏鄉英語師資會比較匱乏,其次是對於教學評鑑比較不佳的學校給予市區優秀教師,以使其他教師相互學習提升教學品質。在中學教育中,幾乎所有的學科都有可能是偏鄉學校匱乏之師資,因而需要根據偏鄉中學之需求和教學評鑑結果,以作為市區優秀教師之分配依據。在市區學校方面,應該由市政府教育局統籌管理輪流前往偏鄉之教師人數,甚而也可能對於市區某二所學校之師資互相支援。舉例來說,甲校有三位數學教師「有意願」前往偏鄉,卻因此導致該校數學教師缺額一名,在不影響偏鄉受教權優先之前提下,市政府教育局可以借調乙校一名數學教師支援甲校。因而,該位乙校教師之全銜為「借調數學教師」,但是未必是屬於市區優秀教師之行列,而僅僅是一種支援性質之教師頭銜。

  當然,亦不能排除市區優秀數學教師被市政府教育局要求,以短期同時任教於兩校之方式來達成提升市區內另一所學校之教學品質,有關於該類教師一般正式全銜稱為「雙聘數學教師」。除了以上頭銜外,倘若是教學相當地卓越,則可以再冠上「特聘數學教師」及「數學講座教師」。其實,中、小學教育或許和大學有所不同,但是在人事制度方面是有其可供借鑑之處,我僅僅是提供可相互參照之頭銜以供參考,應可為中、小學教育建立更為完善之人事升遷制度。

Reference
  1. 林曉雲、陳怡靜(2012.1018)國立大學繁星名額 明年須釋出10趴,自由時報,http://www.libertytimes.com.tw/2012/new/oct/18/today-life6.htm

2012年10月21日 星期日

有關於高鐵地層下陷問題之探討II

  近日,閱讀起許久未看的土木施工法,這才發現有個工法稍作修改後,其實就有可能能夠解決高鐵地層持續下陷的問題。有關於高鐵地層下陷問題,其實就是砂土層自飽和狀態轉變為不飽和狀態,以致於砂土的孔隙水壓降低至無法自我承載,並由於上方土層有效荷重甚大,因而崩塌式地層下陷也就因應而生。一般來說,一立方公尺的飽和砂土和不飽和砂土的單位重會差到0.2公噸重,也就是水的體積佔約0.2立方公尺,相當於一平方公尺乘上20cm的高度。事實上,即便是飽和砂土和不飽和砂土有如此的差異,但是實際壓縮不飽和濕土的沉陷量不可能達到20cm,因為砂土顆粒極其緊密堆積亦有不少於60%之球狀體堆積空隙。因此,我認為比較合理的評估不飽和砂土沉陷量,應該是一立方公尺砂土至多產生8cm之沉陷量。不飽和砂土沉陷量之計算方式,透過孔隙率n和緊密堆積程度來作評估,並且和實驗建立相對應之關係,就可以獲知其沉陷推估方式。

  我提出的解決方案,乃是先嘗試在沉陷量最大的一支橋墩周圍8.75m範圍內,以水泥和矽酸鈉攪拌液灌入地下不少於17.5m,並且在該水平面上高壓灌漿以形成一水平不透水面,之後再於其四周向上灌漿形成類似地下連續壁之不透水面,也就建造出一個底部和四周皆為不透水面之地下柱體結構。然後,於地面上自外部引水澆灌橋墩四周圍,並且不得超出地下柱體結構之範圍外,即可確保原基礎設計承載力維持在原始設計標準,而使得橋墩不會繼續向下產生沉陷量。在灌漿底部不透水面之深度方面,應該考慮承載面之適當位置和原始基礎計算書,我提出的17.5m是考慮以橋墩直徑為B = 2.5m,應該將不透水面設置於不少於7B的位置,而且乾旱季地下水位必須在底部接觸面之上,以2:1的比例計算地表下之應力分布,其有效應力將大幅降低至1.5625%,地表荷載或高鐵列車行經產生之垂直震動對於沉陷之影響幅度相當小。


  在地下柱體結構整體自重方面,需要評估其下方土壤之承載力是否足夠,而且必須要停止地下水繼續抽水之行為,才能夠避免橋墩繼續往下沉陷。在評估深度方面,需要考慮到底部不透水層之下部土壤是否為非軟弱層,而且深度也不宜過深以致於地下柱體結構過重,導致其下方土壤承載力不足無法荷載。以我假設之尺寸做計算,底部為長寬皆20m高度17.5m,採飽和單位重2tf/m^3計其自重,並考慮地表橋墩、橋面版及列車經過自重400公噸,則全部施工後於土壤上方之總重為14,400公噸,相當於每平方公尺容許承載力需在36公噸以上。也就是說,地下柱體結構下方土壤必須是砂土,否則承載力就有可能會不足。至於下方黏土層壓密沉陷量方面,亦是需要考慮之長期沉陷量,該壓密沉陷屬於二次壓密沉陷量。在施工水泥漿體硬化後,橋墩將產生即時沉陷量,因而應該在施工後至水泥漿體硬化的幾天內,停駛經過該區段之列車。此外,在施工水泥漿體硬化後,高鐵應該停駛南北向列車於橋墩上方,以模擬行駛通過時橋墩之垂直載重,並作為地下柱體結構對其下方土壤預壓密作業之程序。


  我提出的解決方案,其實是地質改良工法中的「藥液灌漿工法」,但是高鐵地層下陷案例並不是軟弱土層,而是想藉由藥液灌漿來建立「不透水面」,以降低地下水流失導致不飽和砂土產生崩塌式沉陷。以比較白話的解釋方式,就是把橋墩用一個開口朝上的不透水盒子封起來,然後在其內砂土層內灌水以恢復至原始狀態,就可以避免地層持續產生下陷之行為。我提出的解決方案需要半年以上的觀察,以確定橋墩是否不會繼續向下沉陷。倘若我的解決方案奏效,應該就可以在地層下陷區段內,對於每一個橋墩實施該工法,以解決高鐵長久以來的橋墩下陷問題。在驗證我的工法期間,應該停駛該區段列車,並於全面施作我的工法一年內,高鐵必須將行駛該區段列車之時減速至178km/hr以下,以避免發生崩塌式沉陷導致高速脫軌事故,再於爾後確定無安全疑慮之時恢復高速行駛。


References
  1. C. M. Huang(2011.06.14)有關於高鐵地層下陷問題之探討,Ching-Min Huang Office,http://cmhuangoffice.blogspot.tw/2011/06/blog-post_14.html
  2. 許素惠、鐘武達(2011.06.14)官方首度證實 地層下陷 高鐵撐不到10年,中國時報(http://tw.news.yahoo.com/官方首度證實-地層下陷-高鐵撐不到10年-192145074.html)