岩石淺基礎承載行為

基礎岩石相較於基礎土壤而言，均有較大的強度及較小變形性之 特性。但岩體變異性大，常具有不連續面存在，易產生承載力不足或 變形量過大，因此岩石基礎承載行為應加以重視。本文所研究之膠結 不良砂岩基礎為土壤與岩石間過渡的大地材料並且著重於淺基礎承 載行為，故茲將文獻提出之岩石基礎破壞模式及邊坡對於基礎的影響 效應等彙整簡述如下：

2.3.1 岩石淺基礎可能破壞模式

岩石基礎之破壞模式主要為岩石本身材料性質與不連續面等條 件所左右，茲將不同影響因素形成的破壞現象整理說明如下：

1. 岩石材料因素： Goodman(1989)將 Ladanyi(1972)針對一脆性且非 多孔性岩石基礎之貫入破壞觀察(圖 2. 10 所示)彙整歸納，當岩盤 上荷重增加至岩石產生裂縫時，裂縫隨荷重增加繼續伸展(圖 2.

10(a))。當荷重繼續增加使得裂縫合併且互相干擾，導致荷重下方 岩石破碎(圖 2. 10(b))。此時荷重繼續增加，則基礎下方岩石呈現 放射性網狀裂縫，其中主要裂縫蔓延至地表面(圖 2. 10(c))。對於 膠結頗為軟弱之沉積岩或存在為數眾多裂縫且具有高壓縮性夾 層，增加基礎荷重而對其孔隙骨架造成破壞，於承受荷重同時未

發展破壞滑動面，卻產生大幅的沉陷而使基礎貫入其下方岩盤(圖 2. 10(d))，此種破壞稱為貫入或穿孔破壞(Punching)。若岩盤膠結 非常軟弱且風化程度極為嚴重，則岩石呈現塑性行為使得其破壞 模式接近土壤(圖 2. 10(e))。

圖 2. 10 岩石基礎破壞模式(Goodman, 1989)

2. 節理影響： Sower(1979)對節理岩盤基礎破壞模式觀察，發現基腳 大小、節理間距與節理面狀況等因素導致岩盤不同之破壞模式。

如圖 2. 11(a)，對於具有開口垂直節理岩盤，且節理間距小於基礎

寬度時，基礎如同單壓試驗破壞。圖 2. 11(b)顯示對於具有封閉垂 直節理岩盤，其節理間距小於基礎寬度，岩盤之封閉節理可傳遞 載重應力，使岩盤產生楔形體滑動模式破壞。如圖 2. 11(c)為岩盤 節理間距遠大於基礎寬度，則在基礎下方產生劈裂(splitting)破壞 (Davies& Stagg(1986)也提出無束制狀況下岩塊承載試驗可得此破 壞機制)。當基礎座落於厚而堅硬的岩層，其下方有較為軟弱的岩 層時(圖 2. 11(d))，基礎受載時對其硬岩層產生撓曲(flexure failure) 破壞模式。如圖 2. 11(e)顯示薄層硬岩座落於軟弱地層上，基礎受 載時可能會發生穿孔破壞(punching)。

圖 2. 11 節理岩體與層狀岩層基礎破壞模式(Sower, 1979)

2.3.2 岩石邊坡淺基礎可能破壞模式

基腳鄰近邊坡處，因缺少邊坡側向支撐使其承載能力受到邊坡因 素影響甚鉅，故當邊坡基礎之坡角愈大或是基腳退縮距離愈短，則其 基礎破壞機制愈受到邊坡穩定因素所影響，而發生如圖 2. 12 之邊坡 破壞模式。如圖 2. 12(a)~(c)分別是節理岩體邊坡破壞模式，其中圖 2. 12(a)為平面滑動破壞(Planar sliding Failure)，其發生條件為有一組 弱面傾向與坡面傾向約一致者，弱面於坡面上出露且兩側邊界為自由 面；若有兩組弱面將岩體切割成楔型塊，且兩弱面交線傾向與坡面傾 向約一致者，並且該交線於坡面出露者，此楔形型塊沿交線下滑者即 為楔形滑動破壞(Wedge Sliding Failure )(圖 2. 12(b))；圖 2. 12(c)中一 組弱面的傾向與坡面傾向相反，且屬高角度弱面，則岩塊呈現翻倒破 壞(Toppling Failure)。如圖 2. 12(d)所示，圓弧形破壞(Curved Slip surface Failure )只發生於非常破碎的岩體或無明顯弱面的軟弱岩石 中，並無特定的滑動平面呈現圓弧形滑動面。圖 2. 12(e)所示雖然有 弱面存在，但是與坡面平行，發生滑動破壞的可能性不大，但是若坡 面過高且較陡狀態下，則有發生挫屈破壞(Buckling Failure)的潛在危 險。如圖 2. 12(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，卻有可能因軟弱夾層的沉陷量過 大而發生危險。

圖 2. 12 岩石邊坡破壞模式(Wyllie,1992)