幾何條件

幾何條件之參數包含坡高（此指岩塊的垂直總高度）、坡角、弱面傾向、

弱面傾角，若是人為設計後的開挖邊坡，則還包含開挖之階梯數量與高度、

削坡階梯之平臺寬度等參數。上述參數之示意圖如下圖3.2。

圖3.2 坡度幾何因子示意圖

設計實務上會先有調查之原始坡面與弱面位態資料，繼而依工址之用 地取得等工程考量，對坡面進行斷面幾何配置之設計，故結果之坡高、階 梯型態都為設計上調整之因子，需視原始坡面型態而定。但邊坡之原始坡 面不易考量，故虛擬設計為了方便施作，並且考量多種可能之設計結果：

對單一虛擬案例中，將先限定弱面傾角與設計結果之總坡高，再依其穩定 性調整坡面的斷面幾何型態與地錨補強。其中原始坡面則是假設都是55°

（因為人為開挖之邊坡坡角斜率鮮少超過2），而岩塊的每一階平臺都削至 水平（斜率為零）。

先就設計環境需制定之參數討論，分別為上述之弱面傾角與總坡高，

而其中弱面位態的考量，都假設在最不利的條件，即弱面傾向與邊坡坡向 相同。設計環境之弱面傾角考慮4 種角度：10°、20°、30°、40°四種角度。

50°以上之傾角則因坡面斜率超過坡角設計常取之 V：H 比（坡角斜率之水 平與垂直距離比），此時設計上削坡之角度，會削至等同弱面傾角或更低之 角度，而破壞類型即不構成平面破壞，故弱面傾角參數範圍不考量50°（含）

以上之傾角。另外坡高之範圍考量，則是採用20 公尺以下每 2 公尺為一階 段，20 公尺以上每 5 公尺一階段，共 18 種設計後的坡高，由低至高為：2、

4、6、…、18、20、25、30、…、55、60 公尺。採用此坡高範圍之原因，

乃針對低坡高（20 公尺以下）取較多及參數範圍較密之案例，以反應實務 設計面臨低邊坡之機率較高邊坡大，如此也因取較多之率定案例，使得部 分係數率定上會有較高之權重；而坡高參數之上限（60 公尺）乃參照台灣 第二高速公路邊坡的破壞案例（國工局， 2000），鮮少有破壞案例在坡高 超過60 公尺以上發生，故率定案例之坡高上限定在 60 公尺。

若是上述之總坡高過高，依安全性與風險考量會進行削坡之動作。本 文削坡的決策考量以總坡高10 公尺為區分，10 公尺以上進行多階之削坡；

以下則不進行削坡之設計。坡高10 公尺以上做削坡決策的原因，乃考量單 一階梯高度通常不會超過8 到 9 公尺（Abramson, 1996）；而坡高10 公尺以 下不削坡則是考量兩個因素，一是希望分析設計結果為單一階岩塊之安全 性，二是考量10 公尺以上之削坡動作可能將平臺寬度削至超過弱面（如下 圖 3.3，虛線表示弱面），如此便由一高邊坡之岩塊穩定問題，變成多個單 階矮邊坡之岩塊的穩定問題（單階坡高小於10 公尺）。所以坡高 10 公尺以 下之設計結果不進行削坡之動作，以考量單一或多階單一矮邊坡之安全性。

圖3.3 岩塊受削影響示意圖

（a）削坡未超過弱面；（b）削坡超過弱面

當上述兩項幾何因子決定了，則剩下人為設計因子的考量，如：削坡 之坡角、階梯數目、階梯高度以及平臺寬度。坡角的考量則是參照設計常 用的V：H 比，取 V：H 比值為 1.5、1.2、1、 1

1.5、1

2，其對應之坡角分別 約為 55°、50°、45°、40°、33°、30°。而階梯高度與平臺寬度則需視案例 穩定性與設計條件而定。其中階梯高度取整數以方便設計與分析，高度限 制如前段在9（含）公尺以下。平臺寬度則限制要求較多：為了考量施工的 操作與通行，寬度要求至少大於1.5 公尺；但又為了防止過度開挖的不經濟 設計，最大寬度限制在 4 公尺以下；另外還限定削除寬度不得超過弱面位 置，以確保欲分析之高邊坡岩塊不被削除至多個矮邊坡岩塊。當階梯高度 與平臺寬度決定後，階梯的數量也可由此得知，並可進一步得知岩塊斷面 的幾何配置。

為了方便結果探討與設計，本研究於此有三個假設：（1）幾何條件涉 及之參數，因為其不確定性難以評估，故分析上都假設為一確定值簡化。（2）

弱面走向與坡面的考量，如前述取最不穩定之方向考慮，即在平面滑動下，

弱面與坡面的傾向假設為一致的。（3）若是上述削坡設計的階梯數無法整 除坡高，則最低階的高度為總坡高除於階梯高度之餘數，例如：總坡高為 30 公尺，削坡之階梯高度為 8 公尺，則由下往上共有 4 階高度，分別為 6、

8、8、8 公尺高。