忠治崩塌之數值模擬

本研究透過室內單壓試驗的結果進行巨觀與微觀參數間的轉換，但此時所獲 得之參數接近完整岩心試體（intact rock），在數值模擬中以降低摩擦係數及鍵結強 度，模擬因為包含節理等弱面而強度較低之岩體材料（rock mass），以第三章所提 之比對項目為基礎找尋合理之微觀參數。忠治崩塌為降雨入滲造成崩塌體有效應

分，210 秒到 900 秒因為溪溝之轉折使 C、B、A 塊體依序減速，原先較上游之塊 體與較下游之塊體混合。繼續往下運移亦會因為在河道轉折處碰撞消能，造成A、

B、C 之崩滑材料速度下降，部分土石會因此堆積於中游土石流溪溝較窄處。在數 值模擬達平衡時，可看到部份材料堆積於中游（順向岩坡下游）溪床，與現地有部 分石塊堆積之情形相符。運移至南勢溪之崩塌體則形成扇狀堆積擠壓南勢溪河道。

本研究之數值模擬未考慮颱風來襲期間溪水沖刷南勢溪溪床，可預期數值模 擬與實際堆積形貌會有些許不同，但堆積順序不會改變，且經現地調查及正射影像 判識，可由溪床堆積粒徑較大之石塊判斷忠治崩塌產生的扇狀堆積範圍。由正射影 像圈繪估計之現地堆積範圍，以及數值模擬結果的堆積區範圍如圖 6.7，模擬結果 之堆積區與現地面積相差約 1%。數值模擬可觀察到堆積層序與崩滑順序之關聯。

順向岩坡表土層在扇狀堆積較前端和較下層，代表表土層先發生滑動並先抵達南 勢溪溪床。忠治崩塌之模擬與物理試驗、順向岩坡之滑動情形相符：初始破壞主要 發生在表土層，順向岩坡下游流動區之材料崩滑造成砍腳後，使表土層往下邊坡方 向運動。而與物理試驗單純模擬順向岩坡、只有上層材料（顆粒層）發生大位移的 崩滑不同，現地數值模擬上游滑動體流經此處會衝擊和刮蝕節理岩體，使原本位移 量不大的節理岩體繼續往下邊坡方向滑動。

圖 6.4 使用 PFC^3D模擬忠治崩塌之崩塌歷程-1

    圖 6.6 順向岩坡崩塌歷程之模擬

  圖 6.7 現地及數值模擬堆積範圍比較

6.5 小結

1. 忠治崩塌以 PFC^3D進行數值模擬探討崩塌歷程，考慮滑動體因地下水位 上升造成摩擦係數下降、受滲流力以及上揚力而驅動崩塌。其中順向岩坡 在表土層先發生滑動，節理岩體於初期滑動一小段距離後停在順向岩坡 上，因上游材料衝擊才繼續往下崩滑。下游流動區因為坡度較緩而暫時停 留的土層亦會受到往下游崩滑的岩塊刮蝕，最終運移至南勢溪溪床。

2. 本研究忠治崩塌之數值模擬對不同鍵結強度、牆摩擦係數和球摩擦係數 進行敏感度分析，結合現地調查和判識資料、滲流傾斜儀試驗以及物理試 驗之數值模擬成果進行現地模擬成果校核，最終鍵結強度4.0 x10⁷、岩塊 球摩擦係數0.3、土層球摩擦係數 0.075 以及牆摩擦係數 0.2 的模擬結果，

最能符合忠治崩塌所形成的堆積形貌和初步推測之順向岩坡崩滑順序。