地下觀測系統建置 (1)TDR 坡地地體剪動監測

TDR 剪動監測纜安裝於 108-D007-2T 以及 108-D007-3T 兩處，分別於 民國 108 年 8 月 6 日及 108 年 7 月 25 日立初始值，圖 4.2.2-1 為 108-D007-2T 現地裝設 SAA 並通過監測結果對位移量進行標定。108-D007-3T 仍屬正常 且無明顯坡體滑動跡象。

經濟部中央地質調查所 坡地場址調查觀測及變形機制分析(3/5) 期末報告書

150 財團法人中興工程顧問社

圖 4.2.2-1 108-D007-2T TDR 監測波形 (截至 108/11/21)

Figure 4.2.2-1 TDR deformation reflection signals of 108-D007-2T (updated until 2019/11/21)

圖 4.2.2-2 108-D007-3T TDR 監測波形 (截至 108/11/21)

Figure 4.2.2-2 TDR deformation reflection signals of 108-D007-3T (updated until 2019/11/21)

151 財團法人中興工程顧問社 2019 米塔颱風

2019.10 東北風影響

圖 4.2.2-3 108-D007-2T 反射係數尖峰值變化歷線 (截至 108/11/21) Figure 4.2.2-3 Historical record of peak reflection signals of TDR deformation

of 108-D007-2T (updated until 2019/11/21)

圖 4.2.2-4 108-D007-2T 剪動量（估計值）變化歷線 (截至 108/11/21) Figure 4.2.2-4 Historical record of estimated deformation amount using TDR

signals of 108-D007-2T (updated until 2019/11/21)

經濟部中央地質調查所 坡地場址調查觀測及變形機制分析(3/5) 期末報告書

152 財團法人中興工程顧問社

(2) 淺層含水量監測

淺層含水量監測於梵梵規劃裝設於 108-D007-3T TDR 剪動監測纜線附 近，且其監測資料將回傳至自動化監測主機，再傳送至雲端伺服器。在考 量其含水量量測準確度以及經濟效益後，安裝 Decagon 土壤含水量感測器 GS3 並依不同深度同時監測。含水量感測器已於 108 年 6 月 28 日安裝完成，

在系統測試後於 107 年 7 月 24 日開始監測。本場址含水量監測工作在距離 108-D007-3T 約 10 公尺處裝設 4 只感測器，深度分別為 0.5 公尺、1.0 公尺、

1.5 公尺及 2.0 公尺。本次淺層含水量監測報告更新至 108 年 11 月 21 日，

監測數據如圖 4.2.2-5 曲線圖所示。由兩次較顯著之降雨事件可發現，越淺 層之含水量會提前反應出降雨入滲影響，淺層含水量上升與下降之時間都 較早，且變化幅度較大。淺層含水量也對降雨入滲之反應也較為敏感，如 108 年 10 月 10 日的少量降雨對 0.5m 處之含水量有較顯著的提升，入滲速 度隨著深度而變得緩慢，相對深層的含水量則相對變化平緩且於數日後才 有反應。

圖 4.2.2-5 108-D007-3T 土壤體積含水量變化歷線 (截至 108/11/21)

Figure 4.2.2-5 Historical record of soil volumetric water content of 108-D007-3T (updated until 2019/11/21)

153 財團法人中興工程顧問社

(3) 水位觀測

本計畫經現地鑽探過程及井測調查成果研判，為確保水位計能涵蓋到 常時與非常時地下水位，故將水壓計分別埋設在 108-D007-1W 之 70m 處，

和 108-D007-4W 之 61m 處。本計畫採用 Heron dipper logger NANO 自計式 水壓計來紀錄地下水位面，皆安裝於 108-D007-1W 以及 108-D007-4W 之前 述深度處。監測頻率為一小時一次，並依視實際分析需求進行調整。水壓 計分別於 108 年 7 月 10 日及 108 年 8 月 2 日安裝完成並每日每時計讀，而 最新水位資料更新至 108 年 11 月 4 日，其水位逐時監測曲線如圖 4.2.2-6 及圖 4.2.2-7 綠色曲線所示，而藍色曲線則為雨量數據。

比對較顯著之降雨事件（驅動邊坡變位之米塔颱風事件以及東北風造 成之降雨事件），發現上邊坡（108-D007-1W）之水位面於降雨事件之峰值 發生後約四日後才爬升到區間最高值。至於位於下邊坡之 108-D007-4W，

其在降雨事件之最大降雨時間點後兩日內達到區間最高值。此地下水位面 抬升速度差異主因為入滲速度和常時地下水位面之差異，108-D007-1W 和 108-D007-4W 之常時地下水位面分別位於 60m-63m 和 39-40m 處。地下水 位受降雨之反應速度也會因地層狀況而對於入滲速度有所差異。岩心圖顯 示 108-D007-1W 之地下水位面以上之地層絕大部分為崩積層、崩積岩塊與 板岩夾變質砂岩，其中有數段連續剪裂帶且最長連續剪裂帶為 12m 長（地 表下 25-37m 處），因此其入滲速度相對快。至於 108-D007-4W 之地下水位 面以上之地層有一半崩積岩塊而另一半為板岩，且剪裂帶相對少，其入滲 速度相對 108-D007-1W 處慢，因此可發現其常時地下水位面較高，該處地 下水位面只比 108-D007-1W 提早一到兩日反應出同一場降雨事件帶來之入 滲。

經濟部中央地質調查所 坡地場址調查觀測及變形機制分析(3/5) 期末報告書

154 財團法人中興工程顧問社

2019 米塔颱風 2019.10 東北風影響

圖 4.2.2-6 108-D007-1W 水位面高程變化逐時曲線圖 (截至 108/11/04) Figure 4.2.2-6 Historical hourly record of groundwater table elevation of

108-D007-1W (updated until 2019/11/04)

圖 4.2.2-7 108-D007-4W 水位面高程變化逐時曲線圖(截至 108/11/04) Figure 4.2.2-7 Historical hourly record of groundwater table elevation of

108-D007-4W (updated until 2019/11/04)

155 財團法人中興工程顧問社

3. 地動觀測系統

108 年度計畫執行 D007 梵梵場址之地動觀測成果可以分為下列五部分:

(1) 場址周遭噪訊時頻分析、(2) 場址地震地動訊號之特徵、(3) 周遭噪訊 法之自相關函數分析、 (4) 表面波頻率對應之深度敏感度分析、(5) 相對震 波速度變化量測。由於監測期間內場址的 TDR 監測儀器顯示 108-D007-2T 孔位在 10 月初時有剪動的行為發生，因此本年度新增工作項目: (6) 剪動深 度的評估。依照以上成果，論述震波式坡地監測技術對於 D007 梵梵崩塌坡 地之活動性評估。

106-108 計畫執行年度期間，106-D160 茶山場址安裝四部短週期地震 (Short-period, SP; 詳細資訊描述於方法論述章節)於坡地場址區域外，並透 (coherence)降低，進而影響 dv/v 量測分析。為了解決上述問題，於 107-D008 車心崙場址外圍安裝高敏感度寬頻地震儀(Broadband, BB, CMG6TD; 詳細 V01-V06，其中測站編號 V01-V05 安裝於調查區域內，儀器設備為地聲計 (Geophone，G; 詳細資訊描述於方法論述章節)；V06 位置落於場址外，儀 器設備為寬頻地震儀(Broadband, BB, Trillium Compact; 詳細資訊描述於方 法論述章節)與地聲計共站安裝。並於此參考站安裝雨量計，提供崩塌區域 外之降雨特性分析。在本計畫後續分析階段稱 V06 為參考測站。

經濟部中央地質調查所 坡地場址調查觀測及變形機制分析(3/5) 期末報告書

156 財團法人中興工程顧問社

圖 4.2.3-1 各測站地震儀配置與點位分佈圖 Figure 4.2.3-1 Distribution of seismometers

本年度計畫執行工作項目將著重於震波式監測技術於坡地場址內部的 應用，因此安裝 5 部地聲計(G)儀器，預計透過各測站每日自我相關函數分 析(NAF)，運用拉張法量測 dv/v 速度變化，配合表面波敏感度分析，探討 1) 坡地場址活動性與 dv/v 之間的關係、2) 頻率相依 dv/v 變化特性與剪動 帶深度之關係、3) dv/v 與地下水位紀錄之關係。根據上述預計探討的研究 課題，本計畫測站安裝規劃為 V01 與 V03 地震儀與水位計共站址。由於崩 塌區域內部若位移活動性相對大，原測站安裝位置將會改變，亦會導致 dv/v 量測上之不確定性(詳細測站安裝位置的改變對於震波速度量測的影響將於 車心崙場址進行詳細論述)。因此本計畫於坡地場址外安裝 V06 為參考測 站。詳細測站安裝程序分別顯示於圖 4.2.3-2 與圖 4.2.3-3。

157 財團法人中興工程顧問社

圖 4.2.3-2 測站 V01-V03 地聲計、DATA-CUBE3 訊號記錄器配置圖 Figure 4.2.3-2 The photos show the installation of geophone (G) and data

logger

圖 4.2.3-3 測站 V04-V06 地聲計、寬頻地震儀、雨量計、DATA-CUBE3 訊 號記錄器配置圖

Figure 4.2.3-3 The photos show the installation of geophoon (G), raingauge, broadband (BB) sensor and data logger

經濟部中央地質調查所 坡地場址調查觀測及變形機制分析(3/5) 期末報告書

158 財團法人中興工程顧問社

(1) 場址周遭噪訊時頻分析

關於梵梵場址的周遭噪訊分析本計畫採用於場址外部的寬頻地震站 V06 為主(參考站)，該儀器可記錄頻段較寬，最長訊號週期可以達 120 秒，

最高可使用的頻率為 100 Hz。該參考站於 108 年 4 月期間已完成初步測站 安裝，因此團隊先擷取 4 月 18 日至 5 月 18 日長達一個月的時間區段，進 行時頻分析。詳細時頻分析成果如圖 4.2.3-4 所示。噪訊主要集中於 1 Hz 頻率以下，該段低頻訊號成因為海浪與海床的交互作用所造成。該測站相 對遠離道路及人為農作活動區域，因此，從時頻圖並無明顯的 PSD 功譜密 度值的日變化趨勢。然而，車心崙場址的時頻分析成果之中，可以明確的 觀察到日變化趨勢(圖 5.2.3-1 的帶狀分佈)。

圖 4.2.3-4 參考站 V06 之時頻圖

Figure 4.2.3-4 Spectrogram of reference station of V06 (2) 場址地震地動訊號之特徵

108-D007 梵梵場址(Fanfan)由 108 年 4 月至 10 月期間，共計 118 起有 感地震事件，最大地震震度為 4。最大地動加速度值(peak ground acceleration, PGA)為 27 gal (cm/s²)。在此直接顯示 107-D008 車心崙場址(Chexinlun)分析 成果以利於交互比較。車心崙由 107 年 8 月至 108 年 9 月期間，共計 114 起有感地震事件，且最大地震震度為 3、PGA 為 17 gal。圖 4.2.3-5 彙整兩 個場址的震度及 PGA 統計分析成果。成果明顯顯示位於東北部梵梵場址相 對於西南部車心崙場址受到地震力影響較大。

159 財團法人中興工程顧問社

圖 4.2.3-5 場址車心崙與梵梵的最大地動加速度值分布

Figure 4.2.3-5 Histogram and boxplot of PGA data at the Chexinlun and the Fanfan sites

(3) 周遭噪訊法之自相關函數分析

108-D007 梵梵場址將測站安裝於場址內部，因此只採用自相關函數分 析技術。由於，NAF 為測站自己本身進行自相關函數分析，所以相較於測 站對之 NCF 具有寬頻帶的訊號相干性。圖 4.2.3-6 顯示測站 V02 的每日自 相關函數(Daily NAFs)，分別頻帶為 4-6 Hz、6-8 Hz、6-10 Hz 及 8-12 Hz。

各頻率段之 NAFs 當時間增加時皆有相關性減少的趨勢，且當頻段越高，每 日 NAFs 的相關性消失的越顯著。此一現象符合高頻訊號隨著波傳路徑越長 能量衰減越快之物理現象。因此，為了讓各頻段皆有一定可信程度的震波 速度變化量測成果，我們將只採用俱有一定程度的每日相干性之時間窗 口，如圖 4.2.3-6 黑色框框所示。

經濟部中央地質調查所 坡地場址調查觀測及變形機制分析(3/5) 期末報告書

160 財團法人中興工程顧問社

圖 4.2.3-6 108-D007 梵梵場址測站 V02 之 NAFs 與雨量資料。水平虛線為 TDR 發生剪動的時間區段。黑色實線為參考 NAF 函數

Figure 4.2.3-6 Display of daily rainfall and NAFs. Horizontal dashed lines show the occurrence time of TDR movement. Black traces indicated filtered

RNAF (4) 表面波頻率對應之深度敏感度分析

上述分析顯示每日 NAFs 函數在不同頻率範圍皆有不同程度之相干性 反應。自相關函數中尾波時間訊號窗口其震波傳遞形式可近似於表面波。

因此，尾波亦有頻散現象特徵，不同頻率的震波傳遞路徑會反應不同深度 的材料特性。這種頻率與深度的相依性將有助於本研究探討造成相對震波 速度變化(dv/v)的成因。圖 4.1.3-7 已彙整主要的 dv/v 量測可能反應地下水 位面的變化、地震力及剪動行為導致的材料弱化現象。計畫執行期間鑽孔 108-D007-2T 有明確的剪動行為，發生位於地下深度 48-50 m，且鑽孔 108-D007-1W 與 108-D007-4W 於雨季亦記錄到地下水位面有 2 m 的變化。

本計畫架設之地震站 V01 與 V03 皆與地下水位井共址安裝；地震站 V02 安

本計畫架設之地震站 V01 與 V03 皆與地下水位井共址安裝；地震站 V02 安