地層移動之監測方法

過去 20 年間，傾斜度量測儀器開始發展，其最大的貢獻就是用 來描述和分析地滑。傾斜度量測儀器廣泛的使用於監測地滑，也有在 壩體、堤岸或其他建築物中當作監測儀器使用。這些傳統的監測儀器 存在著某些缺點(1.1 節所述)，以下對過去地層移動之監測方法做簡要 之回顧。

2.1.1 傾斜探管

普遍使用的傾斜探管是由Wilson(1952)開始於哈佛大學所研發。

傾斜探管(圖2.1)通常包括感測器(由金屬外殼保護)、輪子、電纜(連接

感 測 器) 。 現 場 配 置 如圖 2.2， 使 用 時 將 傾 斜 探 管 放 入 傾 斜 管 (inclinometer casing)中，並利用電纜將儀器上下移動，當量測完一個 方向後將傾斜探管取出，把傾斜探管放入和先前方向相差 90 度的方 向，以減少儀器本身之誤差，然後由量測到的訊號換算成角度繼而求 出變位。

將傾斜探管從孔內的底部拉到頂部時，通常以等間距往上拉，根 據Gould and Dunnicliff (1971)所提出的報告，讀數間距必須小於 1.5 公尺，否則很難反應地表下隨著深度而改變之位移，即間距太大時解 析度不夠。當傾斜探管內裝的感測器型式不一樣的時候，精度也不一 樣，通常精度可達1：10000。

此種方法以分段線性化方式近似出地層錯動變形剖面，最佳的量 測方式為上拉的長度相同於感測器之長度，即是各量測間距等於零。

其缺點為：需人工定時至現場量測且耗時；當遇有薄剪且錯動量大 時，將導致量測儀器無法下放。

2.1.2 孔內傾斜儀

孔內傾斜儀的感測器通常為伺服加速度計或電解式感測器，可以 量測一或二維(即 X 與 Y 方向之變位)的位移，任兩個孔內傾斜儀之間 由一根金屬桿連接起來，將所有孔內傾斜儀連接後，再將孔內傾斜儀 一一置入現地之傾斜觀測管內，並於孔頂將孔內傾斜儀固定住，然後

量測土體變形，而其整體埋入之裝置如圖2.3 所示。感測器是藉由支 架固定於傾斜觀測管中，若每個感測器之間的距離愈靠近時，所量測 到的變位精度也愈高。故感測器的位置即可隨精度之要求而隨時加以 調整，但感測器數目因受到纜線所需空間之影響而受限。

使用孔內傾斜儀時需量測角度的變化及感測器的間距，以求出每 一個感測器間的相對位移，由這些相對位移可求出地層錯動變形剖 面。一般而言，感測器可以量測到之角度變化值約為正負 30 度。理 論上，在 1 公尺的深度內變位的精度可以達到正負 0.01 公釐。但實 際上，在 1 公尺的深度內變位的精度為正負 0.04 公釐，精度為 1：

25000，為傾斜探管的 2.5 倍。每一個孔中可以裝設孔內傾斜儀的數

目有限，而且儀器較傾斜探管為複雜昂貴，孔內傾斜儀可自動化並以 遠距離的擷取訊號。

傾斜探管可以利用量測正反兩面的讀數來減少儀器本身造成的 誤差，而孔內傾斜儀卻無法這麼做，所以需要更精確、靈敏的感測器。

有時亦同時使用孔內傾斜儀和傾斜探管，其目的是用來互相檢核。因 為孔內傾斜儀的精度高，所以可以用來量測較小的變形，並且可以連 續的量測和記錄，進而得到現地變形曲線。

使用孔內傾斜儀時因礙於各儀器間必須以纜線連接，故有間距之 存在，其錯動變形剖面為分段不連續線性內差之近似結果，若剪力帶

通過兩孔內傾斜儀間之連接電纜，將影響錯動變形量測之靈敏度；其 儀器設備昂貴與複雜亦是缺點。

2.1.3 伸縮計

伸縮計(Extensometer)可量測錨定在已知點間連接線長度變化情 況，可分為地表型與孔內型。地表型伸縮計主要為量測因地層滑動所 引致之地表位移變化或張力裂縫之擴張；相較於地表型伸縮計，孔內 型伸縮計則可直接量測地層錯動量。圖 2.4 為 Slope Extensometer 之 現場配置，屬孔內型伸縮計之一種。

Slope Extensometer 之錯動變形量測方式為將金屬線錨定至鑽孔

中，並預先施加張力於金屬線，當現地地層錯動發生時將拉伸金屬線 使之變長，藉由地表量測設備(readout device)量測出金屬線改變長度 進而求出地層錯動量。

此地層錯動量測方式存在部分缺點：因金屬線之側向移動造成地 層錯動初始變位無法量測；必須事先知道地層錯動發生之可能位置，

以便設置鑽孔孔壁之錨定點；只適合量測地層薄剪帶之錯動量，若剪 力帶寬度增加將導致誤差增加(Kirschke, 1977)。