岩石淺基礎之破壞模式

相較於土壤，以岩石作為結構物基礎時，具有較高的抗壓強度。但岩石變異 性大，常具有不連續面存在，且當結構物荷重增大時，易產生承載力不足或變形 量過大，因此岩石基礎之承載行為仍應加以重視。尤其針對膠結不良之軟弱岩 石，其成岩作用不完全，具高孔隙率、高變形性、勁度小等特性，於工程上問題 亦較複雜。

劉英助(2002)蒐集整理淺基礎承載行為的相關研究，包括基礎的破壞模式、

承載力與邊坡對於基礎的影響效應等，本節將其重新整理後略述如下：

2.1.1 岩石淺基礎置於平坦地形可能的破壞模式

圖2.2 為 Ladanyi (1972)追蹤了一脆性，非多孔性岩石發生灌入破壞的情形 時所繪得之圖形。Goodman(1989)將岩石材料的基礎破壞歸納如下：

(1)其假設一不具裂縫的巨積岩盤，基礎受荷重產生裂縫後，持續增加荷重，

裂縫便會繼續伸展(圖 2.2a)，同時增大的荷重使裂縫合併且互相干擾﹔若是再將 荷重增大，則岩石可被分成碎片和楔塊，發生挫屈和破碎(圖 2.2b)。由於擴張現 象，承受荷重下方的破碎的球形範圍向外伸展，產生放射形網狀裂縫，其中主要 裂縫將蔓延到表面(圖 2.2c)。根據不同尺寸基腳與荷重分佈，以及岩石在破裂狀 況中的性質，最大的容許變形可達到圖2.2a—c 所示的任一階段。在實際情形中，

在裂縫張開的情形中，有可能發生孔隙結構的破壞，造成更多的永久變形。

(2)膠結頗為軟弱的沉積岩中，在受任何程度的應力時，不具裂縫或楔塊形 成的機會，但因為孔隙結構破壞的發生，將一定程度無法還原的沉陷，此稱為”

貫入/穿孔破壞(punching)”(圖 2.2d)。

(3)岩石為非常軟弱的岩盤時，剪力強度微弱，如風化後的黏土質頁岩，岩 石呈塑性行為，其破壞模式接近土壤塑性破壞模式(圖 2.2e)。

圖2.2 岩石基礎的破壞模式 (Ladanyi, 1972)

2.1.2 岩石淺基礎置於邊坡頂面可能的破壞模式

淺基礎位於邊坡上，由於受坡度的影響，因此和平地上的基礎設計有所差 異。基本上，除必須考慮平地設計理念外，對於坡度大小也不可忽略。由於基礎 鄰近邊坡，因缺少邊坡面側向支撐使其承載能力受到邊坡形狀影響甚鉅。

圖2.3 為基礎置於邊坡上基礎可能破壞模式，大部分屬於硬岩的邊坡破壞形 式，而軟岩的破壞模式則可能類似圖(d)所示之圓弧形破壞。(a)~(c)為含節理或弱 面之岩塊的三種基本模式:平面滑動破壞(Planar sliding Failure)，楔形滑動破壞 (Wedge Sliding Failure )、和翻倒破壞(Toppling Failure)。而當岩石無特殊弱面存 在時用以控制破壞滑動方向，則可能從靠近基礎的裂縫處產生如 (d)所示之圓弧

形破壞(Curved Slip surface Failure )。(e)所示雖然有弱面存在，但是與坡面平行，

發生滑動的破壞的可能性並不大，但是若坡面過高且陡，則有發生挫屈破壞 (Buckling Failure)的潛在危險。(f)因為弱面傾向和坡面傾向相反，無滑動破壞的 可能，但若基礎下方夾有軟弱填充層，卻有可能因此軟弱夾層的沉陷量過大而發 生危險。另外，若是邊坡的角度大於Φ/2，此受基礎影響的邊坡則必須檢驗穩定 性(Vesic,1975)。

圖2.3 岩石邊坡破壞模式(Wyllie,1992)