第三章 坡地社區災害類型與致災原因
3.1 坡地社區災害類型
山坡地社區因其地形、地質、土壤等自然條件下,易於颱風、
暴雨、地震、以及人為不當開發時,發生嚴重土壤沖蝕、崩塌、地 滑、土石流等現象。一旦發生前述現象,不但會使坡地社區上之各 項建設或居民房舍受到不同程度之損害,甚至造成人命傷亡;亦會 造成山坡下鄰近地區房舍及各項設施之損害。
(1) 山崩
一般而言,只要山坡的岩塊或土壤其下滑力大於阻抗力,便可 引發「山崩」。其實,「山崩」與「地滑」是同樣的地質災害,只 是因為運動形態不同,而有狹義上的區別。「山崩」的移動速度較 急速,大多在一次大量移動之後便趨於穩定;而「地滑」的移動速 度則較緩慢,屬於潛變的形式,而且移動、破壞的次數不止一次。
「山崩」是由於風化侵蝕作用所造成的岩屑、岩塊或鬆散的岩層,
受外界誘因之觸發沿著山坡或山崖向下移動或崩落,即所謂「山 崩」。
山崩是台灣最常發生的地質災害,幾乎每遇颱風、豪雨級地震 過後,山區都會有山崩發生,大規模的山崩會造成災變之慘劇。依 照土體的運動形式,可分為墜落、傾翻、滑動、側滑與流動等五大 基本類型,如圖 3.1 所示,這五種運動一般統稱為山崩,圖 3.2 為九 份二山之大山崩。
墜落是體積大小不一的岩塊或土塊以自由落體的運動方式向下 掉落,大多發生於陡峭邊坡或懸崖,向下掉落速度極快,有時發生
在公路邊會傷及人車。傾翻是岩塊向下坡方向傾斜,然後發生滾落。
岩層被兩組或兩組以上垂直節理切割成柱狀的岩塊最容易在自由面 上發生傾翻。
滑動是一種剪切式的移動,它可分為平面式滑動及旋轉式滑 動;滑動常因地層排水不良而觸動,也常因坡腳被切除而引發,因 此常發生於路邊邊坡及河道邊坡。流動是指土體像可塑性流體一樣 的流動,土體流動不一定要含有大量水量;土體流動流速可由每年 數公分至每秒數十公尺,流動很慢的叫潛移,流動較快的叫土石流。
圖 3.1 山坡地災害土體運動形式(潘國樑 1992)
圖 3.2 九份二山大山崩 (2) 地滑
地滑為岩石或土壤貼沿著一明顯的破壞面向下坡處或向外運 動,與未滑動體間產生相對的剪切位移,運動土石的破壞程度較低,
部份仍可維持其內部構造。在台灣,最常見者為平面型地滑和弧型 地滑。平面型地滑常見於岩石邊坡之中,與地質構造因素間的關連 性較崩落型為高,該類滑動之滑動面為既存於岩體當中的不連續 面,不連續面的傾斜方向和坡向相同,即所謂的「順向坡」,當不 連續面之傾角大於滑動面上的溼內摩擦角,且坡腳因為自然作用的 切蝕或人為的開挖而形成自由端時即會發生滑動,台北縣汐止鎮林 肯大郡後方山坡的災害類型即是屬於此類,如圖 3.3 所示。
弧型地滑則常發生於組成均質、強度軟弱的厚層極軟岩邊坡或 土壤邊坡中,滑動面多是在滑動行為發生前,地質體因受到應力場 的變化而於邊坡內部發展形成,破壞面的形狀以弧形為主。人為的 填土區、棄土區等,若是水土保持措施處理不當,都是發生弧型地 滑的高危險區。
圖 3.3 林肯大郡因地層滑動產生災害 (3) 土石流
土、砂、石與水混合所形成之高含砂流体,在重力作用下沿著 自然坡面流動的現象,在台灣及日本稱之為「土石流」,在中國大 陸則習慣稱之為「泥石流」,英文則稱為「Debris flow」。土石流 的外觀有如預拌混凝土,其主要特徵為流速快、泥砂濃度高、沖蝕 力強、衝擊力大。土石流雖然在陸地表面、湖底或海底均可能出現,
但台灣的土石流大多在豪雨期間發生在山坡地或山谷之中。因此以 下列一段話來說明台灣的土石流更為貼切「土石流是發生於陡峻的 溪谷或斜坡面上,崩塌土石或風化礫石岩屑之鬆散土層,受豪雨形 成的地表逕流或土層地下水位上升的作用,而失去原有之安定狀 態,高濃度的土砂石伴隨洪水在重力作用下沿著自然坡面的流動現 象。」
土石流體內除了水份以外,含有大量的泥、砂、 礫石及巨石 等固體物質,此類固體物質所佔有之體積濃度大約介於 27%至 75%
之間,因此土石流體每立方公尺的重量約為 1450 ~ 2240 公斤,這 也就是為什麼土石流的運動特性不同於土體的崩塌運動也不同於河
道水流的輸砂現象,而是介於兩者之間。在分析土石流運動時,既 不能把土石流視為純固體,也不能把它視為純流體,土石流具有部 份固體及部份流體之特質。
土石流之流動型態與土石流內泥、砂、石之成份及其佔有比例 有密切關係。當土石流內包含大量之細顆粒泥沙時(粒徑在 0.1 mm 以下之泥沙佔總體積的 50%以上時),其運動行為以泥水本身的流動 為主,較粗之泥沙夾在其中被泥水帶著走,此種情形又稱為泥流 (Mud flow),例如花蓮豐濱鄉新社村泥流(圖 3.4)、中國大陸雲南省 蔣家溝泥流。反之,當土石流內細顆粒泥沙含量很小時(粒徑在 0.1 mm 以下之泥沙,總其含量小於 10%以下時),土石流主要由粗顆粒 砂石所組成,其運動過程包含大量砂石間的碰撞與摩擦,而泥水主 要扮演潤滑及催化的角色,這種情形又稱水石流或礫石型土石流 (Stony debris flow),例如花蓮銅門村土石流、南投縣豐丘土石流。
圖 3.5 為台北縣三芝鄉圓山村土石流損毀民宅。
介於泥流與水石流之間者含有豐富之細泥及礫石的土石流稱為 一般性土石流(Debris flow),例如南投縣神木村土石流。此外,當土 石流之流動介值不是水而是空氣時,如乾燥之沙粒群體在坡面流動 情形,此種特殊情況稱為顆粒流(Granular flow)。雖然泥、砂、石、
水混合體的流動按其組成成分之差異可細分為泥流、水石流、土石 流及顆粒流等類別,但籠統地可把他們歸類為土石流的研究範疇。
圖 3.4 花蓮縣豐濱鄉新社村泥流(83 年 7 月),由上游往下游看
圖 3.5 台北縣三芝鄉圓山村土石流損毀民宅 (4) 斷層
台灣本島係由菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊碰撞、擠壓及隆起 所形成的,截至目前為止造山運動仍然持續作用。因此,使得台灣 的地質情形特別破碎,充滿著斷層、節理、褶皺與不整合面等。
斷層為岩體中的破裂面,沿此破裂面曾發生永久性相對錯移 者。錯移量小者數公分,大者至數千公里。斷層之主要成因是大地 應力超過岩石之強度所引致。斷層帶附近的岩石,大小不一、級配 不良,軟硬相差大,易造成差異沉陷; 斷層泥透水性差,常造成湧 水;斷層泥解壓吸水回脹,造成基礎、擋土牆破壞;又斷層活動的
話,會造成結構物破壞。
如圖 3.6∼3.8 為霧峰柯林頓山莊因車籠埔斷層經過該社區,於 集集地震時造成社區損毀,為斷層破壞之典型案例。
圖 3.6 柯林頓山莊斷層破壞
圖 3.7 柯林頓山莊斷層破壞
圖 3.8 柯林頓山莊斷層破壞 (5) 地盤下陷
地盤下陷可能為自然或人為所造成,自然造成如在石灰岩地 區,地下水將水溶性之石灰岩沿著節理與層面慢慢融解掉,形成很 多地下洞穴,洞穴擴大之後地盤陷落而變成落水洞。高雄地區之石 灰岩就曾發生過這種情形,其他如地震所引起土壤液化等。
人為因素所造成如地下水超抽而引起(如台北市、枋寮地區)、
地下為舊礦區或隧道而引起(如瑞芳鎮)、工程施工不當造成鄰房傾 斜下陷、地下水造成基礎土砂淘空如大千豪景社區或基礎設計不良 等人為疏失均可能造成結構物產生下陷,對結構物造成損壞。
(6) 潛移
以運動速度而言,潛移屬於很緩慢之塊體風化,是一種土塊持 續向坡底移動的現象。嚴格而言,潛移並不被視為邊坡滑動之一種,
因為其移動速度極為緩慢且不易察覺,且甚少造成立即而明顯之危 險。但是一旦平衡條件遭受破壞時,可能在豪雨侵襲下引導潛移活 動轉變為快速之山崩,引發重大災害。
雖然潛移山坡在外表並無十分明顯之裂縫或滑動痕跡,但隨著 時間的累積仍可從坡面的蛛絲馬跡察覺潛移的運動,例如坡面上的
構物等,均為邊波發生潛移現象之明顯特徵。