土石崩落或路基塌陷之預警

邊坡崩壞的發生條件，則被定義為系統總載重超過系統阻抗之能力。當系統總載重 超過阻抗能力時，邊坡斜面將有滑動破壞。因此兩者之間的比值，即土壤系統總載重與 阻抗能力之比值，即所謂的安全係數(FS)，超過 1 時則容易崩塌。該值考量的因子包含：

時間(t)；縱向深度(Z)；第 t 時刻位於地表下方 Z 公尺處之壓力水頭(Ψ(Z,t))、土壤內的 摩擦角(ψ)、土壤凝聚力(c)、坡度(α)、地下水單位重(rw)，以及飽和土壤之單位重量(rsat) 等，如式(2.1)所示。

式(2.1) 江禾維(2006)根據監測的物理量及預警之方法等因素，將土石崩落或路基塌陷的型 態分為以下四種：

一、 自然邊坡落石：

主要透過傾斜儀、伸張計、裂縫計、雨量計等設備，監測岩塊墜落、張力裂 縫產生的聲射，以及降雨特性等。預警方式則包含：臨界雨量線預警模式、位移 及聲射變化率預警等。

二、 自然邊坡土石流

主要透過雨量計、水壓計、聲射感知器、流速計、水位計及影像儀等設備，

監測土石流運動的位移與流速、土石堆積物孔隙水壓，以及降雨特性等。預警的 方式則可透過臨界雨量線預警模式。

三、 自然邊坡地滑

透過裂縫計、地滑計、DGPS、伸張計、水壓計等儀器，偵測地表與地下位移 及旋轉、地下水位、水壓及降雨特性等。預警方式則可透過位移速率、降雨特性 與地下水相互搭配解釋之綜合性預警模式。

四、 人工保護邊坡

透過位移計、應變計、荷重計與地下水位計等儀器，偵測構造物的位移與應 力，以及地下水位與水壓。預警方式則是透過工程設計條件來進行。

該研究的成果主要包含以下四點：

一、 從雨量大小與土石位移的速率之間的關係可以發現，降雨量越大時，土石位移的

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速率也就越快；反之亦然。因此，尤其是在颱風來襲時，降雨量快速地激增時，

土石滑動的速率亦隨著加快。

二、 若從降雨量和地錨荷重的關係來看，當日降雨量激增時，土壤含水量也會增加，

造成地錨荷重增加。地錨若撐不住上方土石與所含水分之重量時，地錨就沒有辦 法固定土石，因此造成邊坡大面積的滑落。

三、 降雨量和地下水位之間的關係當中，有較大雨量時，地下水位才會有明顯的上升。

但地下水位的高度於降下大雨後，短期內並不會恢復至正常水位，其恢復期至少 一至三個月。

四、 從地下水位高度與土石位移速率來比較，當地下水位達到最高峰時，土石位移速 率也就達到最高峰，兩者有明顯地相關性。故當水位上升時，可透過地層的滲透 性，將孔隙中的水分有效地排出，可以降低或抑制整個滑動區的滑動速率。

黃安斌(2002)則指出目前道路邊坡崩塌預警基準之訂定，其所牽涉到的問題複雜度 相當高，必須考慮每一處道路邊坡的重要性不同(國道、省道、縣道、鄉道，及產業道 路等)、應用監測的時機不同(調查、施工安全管理、長期管理維護等)、環境條件不同(地 形、氣候、地質、土壤等)、破壞模式不同、發生速度不同，以及破壞規模及影響範圍 不同等。

吳俊鋐(2005)則將邊坡崩塌的因子整理為七大類，分別敘述如下：

一、 地震因子

地震因子，意指透過地表搖晃加速度，促使邊坡岩塊動搖或脫落。

二、 降雨因子

降雨因子，意指降雨對於地表沖蝕及地表水滲入行為，造成邊坡不穩定，其 影響主要包含以下三項：(1)邊坡上的岩塊因吸收土壤水分而暫達飽和，而使岩塊 之重量加重，且滑落的下滑力量遽增；(2)滑動塊體旁的土體所施予土體之水壓增 加；(3)土壤水分增加，使得岩塊之間的膠結作用降低，顆粒摩擦力亦降低。一旦 邊坡岩塊下滑力大於抵抗力時，即會發生邊坡崩塌現象。降雨主要對於邊坡的影 響分為三種：(1)集中且強度大；(2)降雨時間很長但強度弱；(3)介於上述兩種類型 中間，以累積降雨量為其因素。

三、 地質因子

地質易破損者，則容易引發邊坡崩塌或落石；反之，地質堅實度較高者，則較

不容易發生崩塌。多數的山崩主要發生於膠結不良或多節理面之處。硬岩處主要 發生崩塌的類型為落石，軟岩處則為地滑，沖積扇階地則為土石流居多。

四、 地形因子

地形因子則以邊坡的坡度、邊坡的區位，及邊坡的坡向為主。坡度較陡峭之處，

岩塊有較大的下滑力，與較小的摩擦力，故引發邊坡崩塌的動能較強。另外，順 向坡也是主要因子之一。

五、 植被情況

植被主要扮演著降低降雨沖蝕地表及穩固邊坡土體之角色，其地表不易受降 雨破壞。經研究，若砍伐邊坡樹木後3 至 10 年期間，淺層崩塌發生頻率亦將增加。

約需經過15 至 25 年的復育，才能使植被完全發揮穩固邊坡的功能。

六、 人為開發

雖然在毫無人為開發的深山內，也會有邊坡崩塌的現象發生。但人為的開發 更加速崩塌的情形發生，例如山區道路開發、開墾樹林成為梯田、山區別墅及採 礦等。

七、 其他因子

前述內容中未敘述之因子，包含邊坡崩塌的歷史紀錄。若曾經發生過者，在 沒有進行相關修復工程之情形下，則較容易再發生。

吳從龍(2009)則透過道路邊坡自然環境、道路整治工程及崩塌災害等資料，將崩塌 型態分為墜落、傾倒、滑動、側移及流動五大類。若欲針對山區道路進行崩塌的潛勢分 析，必須透過過去的災後紀錄、坡面周圍的自然與社會環境、氣象紀錄、地震紀錄、地 質圖、地形圖、土地條件圖，以及航空照片等資料建立相關資料庫。並透過地形調查、

地質調查、地下水位調查、植被覆蓋調查、岩層風化程度調查，以及岩層破碎程度調查、

道路開闢調查，以及其他調查項目等，了解目前發生崩塌的可能性。

山區道路邊坡崩塌類型可分為基本特性、變動特性，及大自然力等準則，其中大自 然力是被專家學者認為影響邊坡塌陷最嚴重之準則。由此三類準則可再細分為邊坡地形、

地層地質構造、風化及破碎程度、植被特性、道路開闢、地震力及降雨量等七大類標的。

主要以道路開闢、風化及破碎程度，以及降雨量大小等標的，被專家認為為最重要之影 響因素。最後這七大類標的又可細分為坡向、坡度、坡向與傾向、坡度與傾角、岩塊規 模、岩塊體積百分比、植被覆蓋面積百分比、植被覆蓋厚度、坡址開挖高度、坡量改變

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量、最大地表水平加速度、最大地表垂直加速度、颱風累計降雨量，以及集水區面積等 十四項準則影響因子。其中重要度前六名之排序依序為颱風累計降雨量、最大垂直加速 度、植被覆蓋厚度、坡度改變量、坡址開挖高度，以及集水區面積等。以上架構如圖2.1 所示。本研究彙整上述研究者所提及的土石崩落之肇因與影響，如表2.2 所示。

圖2.1 山區道路邊坡崩塌類型架構圖

表2.2 土石崩落肇因與影響之相關文獻整理

作者與年代 說明

江禾維(2006)

1. 降雨量越大時，土石位移的速率也就越快。

2. 當日降雨量激增時，土壤含水量也會增加，造成地錨荷重增加。

3. 有較大雨量時，地下水位將明顯上升，短期內難恢復至原水位。

吳俊鋐(2005) 邊坡崩塌的因子包含：地形、地質(地層種類、岩性種類及斷層分布)、

土壤滲透效果、植被、邊坡是否坍方過、是否有人為開發。

吳從龍(2009) 邊坡崩塌的因子包含：邊坡地形、地層地質構造、風化及破碎程度、

植被特性、道路開闢、地震力及降雨量。

黃安斌(2002)

則指出目前道路邊坡崩塌預警基準之訂定，必須考慮每一處道路邊坡 的重要性不同(國道、省道、縣道、鄉道，及產業道路等)、應用監測的 時機不同(調查、施工安全管理、長期管理維護等)、環境條件不同(地 形、氣候、地質、土壤等)、破壞模式不同、發生速度不同，以及破壞 規模及影響範圍不同等。