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第四章 1999 年九份二山之山崩研究

4.4. 九份二山之三維數值模擬

4.4.2. 數值模擬結果

4.4.2.5. 山崩之崩塌機制

到目前,我們所分析的僅就三維模型的表面,尚未討論整個顆粒在滑動時 內部的變化,因此我們對模型切了三條剖面,剖面位置見 (圖 4- 14),討論滑動 時內部顆粒的變化,強鍵結模型的三條剖面隨時間變化圖詳見附錄E,剖面 1 的 第15 秒時,在模型中間約 750 公尺的位置開始產生褶皺,此地的鍵結也在第 10 秒時就已經斷裂 (圖 4- 25),但其他地方的鍵結則大致完好,並開始縮短往下滑,

類以岩層受力而產生拱曲 (buckling) 的現象,而整個模型恰好由中間斷裂成 上,下二個部份,剛好對映到下列三個剖面中間的破裂點,剖面1 的破裂點正是 第一個褶皺產生的地方,到了第30 秒時,在塊體下部 1050 公尺的地方又產生一

個褶皺,亦縮短往下滑,且發展較第一個褶皺為快速,最後二個褶皺都發展成為 倒轉褶皺,最後由於鍵結破裂,上層的顆粒再越過趾部而進入堆積區,而堆積區 的顆粒亦包含少數底層的紅色顆粒,應該是第二個褶皺發展快速,使得底部的顆 粒被擠壓至表面,再滑出到堆積區,在這個剖面,並沒有顆部經由底部被剪出的 現象;剖面2 的情況和剖面 1 類似,故不再說明;剖面 3 的滑動機制和前二個剖 面相差甚大,在15 秒時便可看到趾部的顆粒有剪出的現象,25 秒時在 700 公尺 處形成一個小褶皺,但由於顆粒剪出的緣故,縮短量較少,所以發展較不明顯,

而顆粒最遠滑行到距趾部約800 公尺的山谷。

中強度鍵結模型的三條剖面隨時間變化圖詳見附錄E,剖面 1 和強鍵結有 明顯之不同,在20 秒時便可看到趾部有剪出的現象,褶皺發展的時間也較慢且 低,由鍵結破裂圖來看 (圖 4- 26),在第 10 秒時大部份的鍵結已都破裂,顆粒呈 無鍵結狀態。,直到20 秒時的 1100 公尺的地方才有明顯的褶皺出現,但後續又 出現二個較小的褶皺;剖面2 亦和剖面 1 的情形類似,所以不再說明;相較於強 鍵結,本模型的剖面3 剪出的顆粒又較強鍵結模型為多,而且最終沒有形成褶皺。

而弱鍵結模型的模式和中強度鍵結模型的崩滑機制大致相同 (詳見附錄 E),剖面 1 也是產生一大二小的褶皺,但是發生的時間較早,這是由於鍵結早在 第10 秒時便幾乎都已破裂 (圖 4- 27),而且在第 10 秒時就有顆由趾部剪出,剖 面2 初期和中強度鍵結模型相同,都產生二個褶皺,但是弱鍵結模型最後顆粒縮 短的程度較大,導致先前形成的褶皺被擠壓得不明顯,弱鍵結模型的剖面3 和中 強度鍵結模型的差異更小,崩滑過程中不見褶皺產生,也有部份顆粒越過一個稜 線堆積在1800 公尺處的河谷。

圖4- 25:強鍵結模型在 10 秒時的鍵結分佈圖,在塊體的中斷部份區域的鍵結最 早破裂,而產生拱曲現象。

圖4- 26:中強度鍵結模型在 10 秒時的鍵結分佈圖,大部份的鍵結在此時就已破 裂,導致趾部的顆粒沒有支撐力而從底面剪出。

圖4- 27:弱鍵結模型在 10 秒時的鍵結分佈圖,此時所有的鍵結都已破裂,顆粒

之間已無相互牽引的力量,因此掉落的速度亦較快。

4.5. 結果與討論

由於強、中、弱三種不同鍵結模型模擬的結果其堆積形貎差異不大,但其 崩塌的過程卻有相當程度的不同,如速度、滑行距離、崩滑機制等,以下分別討 論: