南雅里社區落石案例分析

一 、 案 例 介 紹 1. 案例位址

本案例位於東北角台二線即北部濱海公路近 88K 附近之南雅里社區，因 該社區於過去十餘年間落石災害頻傳，本研究因此選擇此社區作為研究之對 象。

2. 地形與地質

南雅里社區依山傍海，臨山側之邊坡多為陡峭的山崖，高度約有 150 公 尺，坡度向北傾斜 35°~75°。出露之岩層多為砂岩及頁岩之互層，地質年代為 中新世之南莊層，其岩性以白色塊狀至厚層細至粗粒砂岩為主(地調所)。南雅 里社區附近重要之地質構造有鼻頭向斜、龍洞斷層、與金瓜石斷層等。現勘 結果顯示，當地不連續弱面可分三至四組節理及一組層面，岩層被弱面切割 後極易產生楔型岩塊，進一步因地形陡峻造成岩塊直接翻落而形成落石災 害，現場勘查所發現之最大落石有達到 1~2 公尺左右，如圖 6-18 與圖 6-19 所示，落石塊體體積龐大，所造成之破壞力亦強大。

二 、 案 例 分 析

本案例之分析流程如下：

1. 分析邊坡幾何

本案例之分析邊坡幾何係依據第四章之三維雷射掃描所得之數值地形模 型，落石分析剖面之決定係依據數值地形模型所得之等高線圖、現地勘查之 可能落石路徑、與過去落石掉落之位置等加以研判，再由數值地形模型切割

落石與社區建築物位置

圖 6-18 南雅里社區第一處邊坡位置 (資料來源：本研究整理)

圖 6-19 南雅里社區第一處邊坡落石與建築物位置示意圖 (資料來源：本研究整理)

2. 分析參數

本研究落石分析所需之分析參數可分成三部分，分別為落石材料本身之 分析參數、落石與邊坡間之界面參數、與落石與邊坡間之速度折減參數(或回 彈參數)，其中各分析參數多以前人研究之試驗資料或是經驗值推估而得，如 表 6-4 至表 6-6 所示。其中本研究之石材密度取砂岩 2.3 t/m³，而速度折減參 數依據本社區邊坡之植生情形取表 6-6 中之 Type 2(第一處邊坡)與 Type 3(第 二處邊坡)。

3. 分析程式

本研究落石分析分別採用第三章所介紹之基於集塊質量法與不連續變形 分析法所發展之 RocFall 與 Rig_DDA 程式進行分析，其中 Rig_DDA 程式之 有效性驗證詳第三章所述。

4. 分析結果

依據前述所決定之落石分析邊坡幾何(其中第一處邊坡如圖 6-20 所示，

而第二處邊坡如圖 6-23 所示)、分析參數、與分析程式進行分析，本研究南雅 里社區共計分析兩處邊坡，落石分析之成果如圖 6-21 至圖 6-24 所示，結果顯 示，所得之落石掉落位置與現勘發現之落石位置均相當接近。第一處邊坡因 坡度約 45 度，故其落石掉落機制主要以滾動為主；而第二處易證實所採同分 析方法之可靠性。邊坡因坡度約 75 度，屬陡坡，故其落石掉落機制主要以掉 落為主，僅出現 2~3 次與邊坡接觸之彈跳。惟 RocFall 係以 Monte Carlo 模擬 50 次所得之結果，其落石停止位置非一定值而以停止範圍表示，而 Rig_DDA 程式為定性分析(Deterministric analysis)之結果，故落石分析結果僅有一固定 落石位置。兩方法均有其優缺點，以RocFall 程式而言，其假設落石唯一無限 Rig_DDA 程式為定性分析程

參數之正確使用及詳細現地邊坡地形幾何之取得，故本研究開發三維雷射掃 描技術與廣泛蒐集相關落石回彈參數之資料以增加落石分析之準確性。本研 究另進行有關落石幾何影響與防護設施效果評估則，分析成果詳述如下。

圖 6-20南雅里社區第一處邊坡落石分析邊坡幾何 (資料來源：本研究整理)

圖 6-21南雅里社區第一處邊坡落石分析結果(DDA，近圓形) (資料來源：本研究整理)

圖 6-23 南雅里社區第二處落石(近圓形)分析邊坡幾何(左)與結果(右，DDA) (資料來源：本研究整理)

圖 6-24 南雅里社區第二處邊坡落石分析結果(Rocfall) (資料來源：本研究整理)

5. 落石幾何影響探討

前述分析結果顯示，RocFall 程式無法考慮落石顆粒形狀之因素，故本研 究以 Rig_DDA 程式進行不同落石形狀對分析結果之影響，於分析中考慮一接 近圓形之落石與一接近方形之落石，分析結果如圖 6-21 至圖 6-26 所示。結果 顯示，在所有分析條件均相同之情形之下，僅落石形狀由近圓形改變為近方 形，第一處邊坡之分析結果差異甚大(如圖 6-21 與圖 6-25 所示)，而第二處邊 坡之分析結果差異不甚明顯(如圖 6-23 與圖 6-26 所示)，主要原因係第一處邊 坡坡度較緩(約 45 度)，落石之運動主要以滾動為主，近圓形之滾動較近方形 之滾動能力為佳，故落石僅滾動至邊坡一半處即停止。而第二處邊坡坡度較 陡，落石之運動主要以掉落為主，落石形狀之影響並不十分顯著。此結果亦 反映實際落石問題之不確定性極高，實際落石之軌跡與掉落位置因初始條件 之不同造成極大差異，分析應考量各種不同情形，始可較完整之掌握該區落 石運動之特性。

6. 防護設施效果評估

而本研究於南雅里社區週邊亦發現落石柵之防護設施，因此以下分析即 針對防落石柵之效果進行評估。評估方法主要係於邊坡不同位置設置防落石 柵，防落石柵之高度則設定為 3 公尺。圖 6-27 與圖 6-28 顯示第一處邊坡考慮 於不同位置設置防落石柵之分析結果，圖 6-29 顯示第二處邊坡考慮不同位置 之防落石柵之分析結果。分析成果顯示，此外，防落石柵若能建置於落石彈 跳軌跡之反曲點位置時，其防護效果為最佳，另分析成果亦顯示，防落石柵 若能建置於近落石發生處，則其防護效果亦相當良好，惟防落石柵之設置仍 需合併考慮現地施作之可行性，方可設計出最佳之建置位置。

圖 6-25 南雅里社區第一處邊坡落石分析結果(近方形) (資料來源：本研究整理)

圖 6-26 南雅里社區第二處落石(近方形)分析邊坡幾何(左)與結果(右，DDA) (資料來源：本研究整理)

圖 6-27 南雅里社區第一處邊坡落石分析結果(Rocfall) (資料來源：本研究整理)

圖 6-28 南雅里社區第一處邊坡落石分析結果(考慮防護設施)

圖 6-29 南雅里社區第二處邊坡落石分析結果(考慮不同防護設施位置) (資料來源：本研究整理)