第一節 坡地災害類型介紹
民國八十五年七月三十一日在南投的信義鄉神木村發生了土石流事件,民 國八十六年八月十八日溫妮颱風在台北汐止林肯大郡造成了順向坡的滑動,以 及八十八年九月二十一日於集集所發生之大地震,此地震帶來的是無數的家毀 及人亡。短短幾年間,土石流的災害、順向坡的滑動、泥流災害及地震災害讓 台灣本島死傷了兩三千人,且坡地景觀亦因此為之變色,而此些事件讓原山坡 地開發之熱潮頓時減少許多。因此對於山坡地開發所涉及到的坡地災害已成為 眾多人心中的惡夢。而坡地災害之類型不只以上所述之幾項,更包括有多種類 型,依陳建忠,山坡地建築規劃設計階段安全防災技術手冊之研究(內政部建 築研究所)於八十八年六月所做之成果報告中將坡地之災害類型區分為四項,
包括氣象災害、地震災害、地質災害及關聯災害等四項。而各項之影響範圍如 下:
一、 氣象災害:
氣象災害對於山坡地建築開發而言,最主要之影響範圍即為雨量所 帶來的洪患以及土壤沖蝕等災害現象。
二、 地震災害:
地震災害主要之產生影響範圍為包括建築物之損壞、土壤液化、山 崩地滑以及各項設施的損壞等現象。
三、 地質災害:
地質災害主要包括山崩、地滑、潛移、土石流以及土壤沖蝕等現象。
四、 關聯災害:
關聯災害主要為因前述所衍生之火災以及公用設備災害等項目。
有關近年來發生之重要坡地災害案例,如表 4-1
低
3. 未保持安全距離 4. 設計未考慮地下水壓
5. 地錨設計上之改變(由 468 支減少為 344 支)
資料來源:
1、工研院能源與資源研究所土地資源資訊 http://geo.erl.itri.org.tw/
2、詹添全,1999,林肯大郡災變分析,第八屆大地工程學術研討會論文集
第二節 坡地災害案例
一、案例一:台中東勢鎮伯公壟基地
(一)基地之基本介紹--地形及地質
本基地位於台中縣東勢鎮東北方約 1 公里處,北側緊鄰大安溪,南 側則接砂連溪之支流,基地面積約 32,200 平方公尺。基地地形以北、東、
西三方位較高。如就基地地形而言,此基地為向南傾斜,亦為一山谷地 形,標高最高約 430 公尺,最低約 350 公尺,鄰近最高點約 465 公尺平 均坡度小於 20%。整體而論,本基地在地形上屬於丘陵地形。
本基地地層屬於上新世之卓蘭層,主要是由砂岩、粉砂岩、泥岩和 頁岩的互層所組成。砂岩之種類以混濁砂岩至亞混濁砂岩;頁岩和泥岩呈 青灰色或暗灰色。基地附近並無重大之地質構造,僅於東勢附近有吊神 山背斜及吊神山斷層,故對本基地影響不大。本地區地表大部份種植果 樹或林木叢生,其出露岩層因受風化作用影響而呈黃棕色,部份新鮮則 呈灰色或暗灰色。主要溪流呈樹枝狀水系;岩層因地質年代較輕,故膠結 鬆散,用手捻之即碎,依現場實地調查及鑽探結果,基地附近地表處主 要由泥岩及泥質砂岩所組成,通水性低。因基地內西側部份屬崩塌地,
故層面位態變化很大,其走向約為北偏西 40 度至 80 度,向南傾斜約 l0 度至 20 度;節理面則不顯著,故基地內主要不連續面以層面為主。
(二)邊坡穩定性評估
本基地位居台灣中部,降雨量自民國五十九年至七十八年,其年降 雨量最高可達 2,234.5 公厘(民國七十年),單月份降雨量以七、八、九三 月份最高,可達 500 公厘以上,而以十月及十一月降雨量最低。本基地 之地下水位依鑽探時所量測之地下水位資料顯,大部份鑽孔其地下水位 約離地表 5 公尺以內,且部份鑽孔有湧水現象,顯示本地區地下水位相 當充沛,依鑽探所得岩心資料研判,本地區地下水可能包含非受壓水層 (unconfined)主要以地表下砂土層及砂岩層為主及受壓水層(confined),
主要為地層中較深之鬆散砂岩層,其上為不透水泥岩所阻隔而形成一封 閉水體,故鑽至此受壓水層時,常有地下水湧出;且本地區因地形因素,
當豪雨來時,雨水常集中於低窪地區造成淹水現象。
本地區大部份均位於老崩塌地上,地表層即為崩積層所組成,其成 因由野外資料研判,係因上部地質材料軟弱,形成易透水層,降雨時雨 水向下滲透至下部為泥岩或頁岩之層面所阻隔,使地下水堆積其上降低 層面之剪力強度,而坡腳則因受基地南邊船形坑溪之沖刷,造成坡腳流 失,故致使塊體沿層面向下滑動(如圖 4-1),再由現地地質調查及岩心資 料具有擦痕情形,顯示此一崩塌地仍有持續滑動之跡象。由本區各項地 質條件及外在自然因素顯示,本基地之邊坡滑動可能屬於二複合型之滑 動,可能包含有圓弧型破壞、平面破壤、旋轉式滑動及潛移性之平面滑 動破壞等組合而成,其破壞係因河流沖蝕坡腳,暴雨、地震等因素而造 成多次滑動,至今仍處於不穩定狀態,有持續滑動之跡象。
(三)邊坡保護措施
由上述造成本基地地層滑動之主因為地下水及坡腳受河流之沖蝕,
因此為達到邊坡穩定狀態,必須針對此兩大因素加以防範,可以下列措 施達到邊坡穩定效果。
1、排水
一般而言,排除地表逕流水使其不向下滲透,為使邊坡達到 穩定狀態最佳途經,因地下水位增加少許,就可大大降低邊坡安 全係數。一般排水方法可分為表面排水及地下排水兩種。表面排 水包括明溝、截水溝及加強地表植生;地下排水包括:集水井、橫 向集水法及排水廊道等。
2、溪流整治
河流之沖刷邊坡坡腳是造成基地邊坡滑之另一要素,如不適 時採取保護措施,河床之侵蝕可能形成邊坡持續性滑動而處於不 穩定狀態,因此對於河流流經之坡腳應特別加以處置,以減少河 流對於邊坡坡腳之切割。其處理方式包括於溪流攻擊坡部份築結 構擋土牆以護岸、河流改道及浚楪等施以減緩河流對邊坡之破 壞,如此方能達到邊坡穩定效果。
二、案例二:基隆市大竿地區之山崩
基隆市大竿地區乃是位於大武崙山之東南方,距離基隆約 3.5 公里,而此地區於民國六十九年二月中旬發生岩塊滑動之現
象 ,
資料來源:經濟部中央地質調查所,1994,台灣地區上新世—更新世岩層邊坡 破壞模式分析及探討
圖 4-1 伯公壟地區滑動圖示
亦即在一傾斜上之岩層面向下滑動,而使坡腳處之數公頃土地因為受擠 壓而隆起,以至於無法使用。
此次的山崩性質是屬於岩塊滑動。構成崩塌地岩層的地質是屬於木 山層之厚層或是塊狀粗粒白沙岩。此岩層由東北向東南傾斜,其傾角約 在 18∘ -22∘ 之間,其滑動情形及所屬地層類型如圖 4-2 所示。
而歸納本地區發生崩塌的原因如下:
(一)順向坡的地形 (二)砂頁岩互層的岩性 (三)豐沛的雨量
(四)人為的破壞坡腳
而依據學者的研究調查,此次發生崩塌的最主要原因應為第四項,
人為活動對於坡腳的破壞。
圖 4-2 大竿林山崩示意圖
資料來源:中國工程師學會,1984,台灣工程基本資料叢書之四--地質 與工程
三、案例三:花蓮銅門村土石流案例
民國 79 年 6 月 23 日歐菲莉颱風所形成的土石流,在花蓮銅門村造 成數百億財物及近百條無價生命的損失。以下就銅門村之土石流災害案 例,來剖析其地質環境中的因素與土石流發生機制的相關性,分析方式 包括航空照片的判釋、地質及地貌的野外調查結果
(一)航空照片判釋
1、1980 年本區之主要河流為由西向東流之木瓜溪,由航空照片中 可看出這些溝谷雖小,但頗為清晰,並無巨大之堆積土石材料存 在於溝谷中,也就是說,在該年度之侵蝕、沖刷狀況並不嚴重。
形成。由航空照片顯示溝谷兩岸岩坡之地貌、地質材料之堆積變 化與 1980 年之情況較為相似。
圖 4-3 銅門地區 1980 年航空照片
資料來源:陳宏宇等三人,1999,土石流發生機制與地質環境之相關 性,地工技術第 74 期
資料來源:陳宏宇等三人,1999,土石流發生機制與地質環境之相關 性,地工技術第 74 期
圖 4-4 銅門地區 1985 年航空照片
3、1990 年發生歐菲莉颱風後,銅門村之溝谷變成原來的二至三倍 大,崖坡很清楚的出現在溝谷小河之側壁上,小的袋口不僅堆 積,也被侵蝕並互相連結成新的小溪流或溝谷。很多植物被沖 離,包含道路、建築結構體等泰半的銅門村已被流動的土石材料 所掩埋。由照片可看出崩塌的大量地質材料堆積於溝谷中,並於 谷口形成三角洲,如圖 4-5。
資料來源:陳宏宇等三人,1999,土石流發生機制與地質環境之相關 性,地工技術第 74 期
(二)地質概況
本區之岩石主要為石英雲母片岩、千枚岩、雲母片岩、雲母石英岩 和少量的綠泥石片岩與變基性岩所組成。在銅門村周圍岩層之片理位態 的分布大致為 N40°E,向南傾斜 11°,其間距為 2mm 至 4mm 間。為順 向坡(dip slop)和楔形坡(wedge slope)之模式。
1、地貌表徵:
本區在歐菲莉颱風侵襲期間,因土石流帶著岩塊沖下溝谷,
在村子裡形成一個大三角洲的沖積扇,形成之沖積扇長約 120m,寬約 70m,厚約 6m,堆積地質材料包括岩石碎屑及細顆
圖 4-5 銅門地區 1990 年航空照片
坡度約 25°(約 45%),溝谷形狀在災害前以〝V〞字形為主,災 害後則呈〝U〞字形,溝谷之側壁也因摩擦關係而形成平滑狀,
這個結果似乎說明著土石流之侵蝕作用強烈且流動力相當強大。
銅門地區的其中三個剖面,圖為 a-a′ 、b-b′ 及 c-c′ 三個 剖面,作為示意上的參考。在高程 475m 至 570m 之發生部地區,
溝谷形狀在災害前以〝V〞字形為主,平均坡度為 19°(見表 4-2);
災害後呈〝U〞字形,平均坡度為 17°。從災害前(1980 年)和
災害後呈〝U〞字形,平均坡度為 17°。從災害前(1980 年)和