1.1 研究動機與背景
隨人口增加及經濟發展，台灣各項建設已漸向山坡地開發。台灣 中北部(桃園至台中)麓山帶地層，除未固結之紅土礫石層、台地堆積 層與河床沖積層外，以上新世之卓蘭層與上新-更新世之頭嵙山層為 主。此等岩層於地質年代上屬於甚為年輕岩層，其沉積岩性質受到形 成年代與膠結物而有所差異，由粉土或黏土膠結且固結作用不完全的 砂岩稱膠結不良砂岩，強度上亦屬於軟弱砂岩。此種砂岩具有膠結不 良、承載力差與變形性大等工程特性。基礎若座落於此類膠結不良砂 岩盤上時，岩體常因岩體工程性質不佳，使得基礎失去承載能力並產 生較大的沉陷等工程問題。再者，為了因應不同使用的需求，結構物 有時並非建造於水平地表基礎上，而建築在邊坡上或是鄰近於邊坡之 處，例如橋樑基礎位於邊坡路堤等。當基腳置於坡角小於無邊坡穩定 之虞慮的邊坡及坡頂上，因缺少邊坡面之側向岩體支撐，使得此類軟 弱岩盤的承載行為又受到邊坡地形因素影響，更加導致預估基礎承載 力的不確定性。
土壤與硬岩的力學性質窘然不同，而對於此類軟弱岩石而言，仍 屬土壤與硬岩間的過渡性材料，可能同時存在塑性與脆性的特質，不
應全由土壤或硬岩之單方面觀點進行分析。在現有的文獻當中，有關 於基礎承載力分析研究大多著重在土壤與硬岩基礎，但對於膠結不良 砂岩基礎材料而言，則甚少有文獻加以著墨，其中膠結不良砂岩邊坡 承載研究分析更加匱乏，因此對於結構物置於此類膠結不良砂岩盤上 之承載行為，便有其探討之必要性。
1.2 研究目的與方法
本研究旨在瞭解膠結不良砂岩淺基礎於水平地表、邊坡穩定下基 腳位於邊坡頂部及不同退縮距離條件下之承載行為與破壞機制，透過 模型承載試驗結果，深入探討膠結不良砂岩於極限狀態下之力學行為 與破壞機制，並由分析結果提出一設計分析方法，研究流程如圖 1. 1 所示。以下摘要本研究之目的：
1. 建立淺基礎模型承載試驗設備及進行模型承載試驗。
2. 探討膠結不良砂岩淺基礎之承載行為與破壞機制，並研究不同坡 角及退縮距離對其承載行為與破壞機制之影響。
3. 利用上限解理論，提出適用於膠結不良砂岩淺基礎承載力公式。
本文內容共分七章，除本章以外，於第二章首先回顧軟弱岩石工 程特性、土壤與岩石淺基礎承載理論分析發展過程，以及基礎承載力 研究方法與現地孔內試驗原理與機制。根據國內、外相關文獻，檢討 過去基礎承載力理論分析應用於軟弱岩石基礎之適用性，以及整理說
明模型承載試驗方式與人造膠結不良砂岩製作方法以規劃未來實驗 設備與方法。
第三章說明相關模型承載試驗設備之設計。首先透過數值分析探 討最佳基礎與基腳寬度比，進而決定試體尺寸大小。再者，依據試體 尺寸以設計製作試體與模型承載試驗相關設備，並進行試驗盒側壁潤 滑層摩擦效應研究。
第四章根據膠結不良砂岩組成特點，說明製作人造軟砂岩試體方 法與流程，並進行試體之基本性質與力學性質試驗，最後藉由模型相 似律檢核人造軟砂岩試體與現地膠結不良砂岩之相似性。
第五章首先說明模型承載試驗方法與流程，由模型承載試驗結果 探討基腳置於不同條件地形下膠結不良砂岩基礎之承載行為與破壞 機制，並討論不同坡角與退縮距離對於承載行為與破壞機制的影響。
第六章將目前各淺基礎承載力分析法所估計之理論承載值與模 型試驗結果進行比較，並討論各淺基礎承載力理論分析法之適用性。
依據第五章模型承載試驗結果，假設適合膠結不良砂岩淺基礎之破壞 機制以上限解定理觀念，藉由虛功原理發展一適用之理論承載力分析 法。最後，為延伸瞭解理論分析法影響基礎承載力之因素，進行參數 研究分析進行探討，同時與試驗結果加以檢核驗證其適用性。
第七章提出本論文之主要結論與未來研究方向之建議。
圖 1. 1 研究流程圖