第二章 文獻回顧
2.6 崩積層邊坡之數值模擬案例
2.6.1 數值模擬前人研究成果
林光敏(2003)曾就梨山地區邊坡，以數值模擬加以分析。首先參數 之選擇參考過去相關試驗所得之參數整理表(表 2-8)。當進行模型之重力 平衡時，模型中大部分網格皆已進入塑性狀態，且不平衡力無法達到平 衡，故在進行分析之前必須先對地層參數作適當調整，使其在重力作用 下，模型內部不平衡力可控制在合理範圍內。模型中代表崩積層之網 格，由於其地層強度較低，在重力平衡時容易使系統趨於不穩定，因此 在模型進行重力平衡時，崩積層之強度參數暫時以風化板岩層之參數取 代，當欲進行變形量之運算時，再調整回原值。調整後之參數如表 2-7，
由重力平衡後邊坡之剪應變累積量來看(如圖 2-41)，剪應變的累積集中 在坡趾處。考慮當地層中存在一自由水位面時，在假設之地層強度參數 下，從剪應變累積量(如圖圖 2-42)來看，主要集中於坡趾處，並朝向上
生於此範圍內。而由數值分析得其潛在滑動面上之剪應變量僅約 10 5
5´ - ，水平位移量也在3´10-3公尺左右，所以應不至於引發邊坡滑動破 壞。
表 2-7 數值模擬使用參數表(林光敏，2003)
表 2-8 邊坡穩定分析參數建議表(中華顧問，1999)
圖 2-41 重力平衡後邊坡剪應變增量(林光敏，2003)
圖 2-42 自由水位下邊坡之剪應變累積(林光敏，2003)
賴忠良(2006)以梨山地滑區的 B-9 滑動體作為鑽探取樣及模擬的 主要對象，由兩孔鑽孔的岩心判釋，將崩積層材料分做四類，分別為 灰色黏土夾灰色板岩顆粒、破碎板岩岩體、灰色板岩內含有節理(節理 厚度不可忽略)、灰色板岩內含有節理(節理厚度可忽略)。為了方便模 擬，遂將實際地層加以簡化，類似地質條件及地質厚度很薄之同類薄 層，予以適度簡化及合併，簡化後之兩鑽孔分層深度範圍整理成表2-9。
表 2-9 分層相對深度及種類（賴忠良，2006）
分層種類 第一孔分層(公尺) 第二孔分層(公尺) 崩積層(AA) 0~16 0~26
軟弱帶(BB) 16~19 26~30 風化板岩(CC) 19~26 30~53 軟弱帶(BB) 26~27 53~57 風化板岩(CC) 27~40 57~68 新鮮岩盤(DD) 40 以下 68~80 以下
AA、BB、CC 及 DD 各層分區之位置詳圖 2-43，各層數值模擬參 數輸入值詳表2-10 ，CC 及 DD 層的密度與彈性係數引用同步進行之 另二篇論文（黃玉麟，2006；劉盛華，2006）所完成之室外及室內試 驗得到的參數值。AA 層之凝聚力 c 則引用工業技術研究院(1993)之 c=0.1~2.2(t/m2)之值。其餘大部分的參數值則引用了林光敏(2003)的參
數，並作一些適度的調整。
圖 2-43 各層分區圖(賴忠良，2006)
表 2-10 AA、BB、CC 及 DD 層數值模擬參數輸入值(賴忠良，2006)
分層種類 density
（kg/m3）
elastic Modulus E (GPa)
Poisson's ratio
cohesion (kPa)
friction Angle (deg) AA 1600 1.000 0.25 19.0 28 BB 1800 1.000 0.25 19.0 20 CC 2500 0.395 0.28 44.0 30 DD 2884 36.500 0.29 200.0 33
當模型進行重力平衡時，並考慮地層中存在地下水位時，假設在 相同的地層強度參數下，由圖 2-44 發現到，圖的前半部為不含地下水 的影響，不平衡力仍然保持穩定的一個趨勢，後半部則加入地下水位 的影響，很明顯的發現到不平衡力跳動的很劇烈。為了探求邊坡在含 地下水的穩定分析，當邊坡發生整體性破壞，同時處於臨界狀態下，
求其臨界安全係數。在含有地下水位之影響下，將整體安全係數往下 調整至0.74 時，則圖 2-45 之後半部不平衡力呈現穩定了。因為加入 地下水位時，造成有效應力降低，產生不平衡力，因此將整個地層之 剪力強度值往上調整，直至安全係數為0.74 時，邊坡呈現穩定的狀況。
圖 2-46 為在受地下水位影響下，受重力平衡後，不平衡力達穩定時之 位移圖，其主要位移發生在邊坡上。圖 2-47 則為剪應變累積增量圖，
主要集中於邊坡之坡趾處，往上邊坡方向發展，應變量亦隨之遞減，
形成一個帶狀的區域，為可能存在的弱面滑動區。
圖 2-44 加入地下水位影響後之不平衡力圖(賴忠良，2006)
圖 2-45 將整體安全係數調至 FS=0.74 時之不平衡力圖(賴忠良，2006)
圖 2-46 將整體安全係數調至 FS=0.74 時之位移圖(賴忠良，2006)
圖 2-47 將整體安全係數調至 FS=0.74 時之剪應變累積增量圖(賴忠 良，2006)
2.6.2 討論
林光敏(2002)就梨山地區所做之數值模擬中梨山崩積層地層區分 為三層，該三層分別為不同材質的地層，然後採用FLAC 軟體內建之 力學模式，不同層之參數值各不同，用該軟體進行數值模擬。賴忠良 (2006)以梨山地滑中之 B-9 滑動體做模擬，將崩積層大致分為四層力學 性質不同的地層，除了採 FLAC 軟體內建之力學模式外亦針對灰色板 岩內含有節理(節理厚度可忽略)此種崩積層材料撰寫 UDM 子程式，以 更符合實際力學行為。以上研究使用相同的分析軟體，所用之模式除 直接採用內建的力學模式亦有採用撰寫 UDM 子程式。以上研究對於 崩積層力學模擬，皆無考慮到複合岩體岩塊與基質間之互制關係，僅 賦予每一層概括的力學及變形參數，但忽略複合岩體實際狀況可能與 實際現地情況有點差異。由以上研究亦可看出崩積層內所含的地下水 位面的高度及地下水位之升降，對於崩積層邊坡的穩定影響深遠，因 為孔隙水壓增加使土體之抗剪強度降低，且因浸潤作用，使黏土礦物 膨脹，失去凝聚力，溶去顆粒間膠結物，降低顆粒間之結合力。