02. Offshore Geotechnocal Engineering (海事大地工程)

Offshore Geotechnocal Engineering (海事大地工程)

臺灣位於環太平洋地震帶,使得臺灣之離岸風機構造物在設計壽命內之安全性受到地震、海潮流、極端波浪、海嘯、海床土壤破壞之影響較國外更為嚴峻,因此如何於工程設計時考量離岸風機構造物之安全性與經濟性,據以進行離岸風場工址在極端環境或地震下之基礎與海床土壤互制穩定性影響評估係重要之研究課題。特別是過去之十年內,全球發生了多次強烈地震,如1994年美國加州北嶺地震、1995年日本神戶地震、1999年臺灣921集集大地震以及2011年東日本大地震等,均導致人員傷亡、港灣構造物及設備等的倒塌與破壞,迫使先進國家之工程界針對現行工程設計重新加以重視,以確保所設計之離岸風機基礎可滿足使用、運作、安全、經濟等目標。離岸風場場址地盤所含括範圍廣泛,以彰化離岸風場場址為例,其場址範圍達121平方公里,場址廣大範圍內之基礎、海纜與設備等,均受海床土壤穩定之影響。臺灣西部海域離岸風場工址多屬海床沈積層,土層主要以砂土與黏土層為主,且一般較為鬆軟,同時砂土受震後易發生海床土壤穩定問題。臺灣之港灣區域,於1999年遭受集集地震之災害,曾造成臺中港受損及碼頭後方區域土壤液化,因此基礎與地盤之穩定性應是離岸風力發電風機之基礎結構分析設計上之重要關鍵項目。

有鑑目前相關研究對於土壤與結構之互制行為,多採土壤彈簧方式將土壤之反應利用非線性彈簧加於結構體上,此方式無法反應土壤之孔隙水壓激發以致有效應力降低之情形,對於海事大地工程中受波浪或是地震作用下所引致孔隙水壓激發之有效應力分析模式著墨較少,亦不易反應離岸風場工址與土壤基礎之整體行為,故針對離岸風場風機進行樁基礎設計數值分析,並針對海事工程有效應力孔隙水壓激發模式、海事工程土壤與流體耦合分析模式進行研究,瞭解海床互層土壤與風機基礎結構之互制行為,以利風機基礎結構分析設計,是有必要推動之研究課題。