明德水庫集水區仁隆村崩塌地邊坡補強

一、現地基本資料

崩塌邊坡位於明德水庫集水區北岸，崩塌地上方緊鄰水稻田及 仁隆村社區，下方有早期施作約 5m 之箱籠，坡高 6.32m，示意圖如 下圖 5.1，崩塌前照片如圖 5.2。

圖 5.1 明德水庫集水區仁隆村崩塌地概圖

根據中央氣象局苗栗氣象站逐日雨量資料，民國 92 年 8 月 15 至 16 日因鋒面造成連日豪雨，兩日之累積雨量達 129.5 毫米，為全

年雨量之最高紀錄，連日豪雨造成現地發生崩塌，崩塌面積達三百 平方公尺，估計崩塌前坡度約 50°，崩塌後僅 37.4°。

圖 5.2(a)崩塌前照片(洪勇善攝)

圖 5.2(b) 崩塌前照片(洪勇善攝)

二、現地地質及土壤分類

„ 地質

明德水庫地區出露的中新世地層為南莊層和桂竹林層，其後上 新世和更新世的地層有錦水頁岩、卓蘭層、頭嵙山層和近代的沖積 層，如表 5.1。

表 5.1 苗栗明德水庫地區地層表

時代 地層 岩性

卓蘭層 砂岩、泥岩與頁岩互層 上新世

錦水頁岩 頁岩夾薄層砂岩 魚藤坪砂岩 泥質砂岩、粉砂岩及頁岩

十六份頁岩 頁岩

桂竹林層

關刀山砂岩 塊狀砂岩、粉砂岩及頁岩 山福基砂岩 厚層白色砂岩夾煤層 中新世晚期

南莊層

東坑層 砂岩及頁岩互層

„ 土壤種類

依據謝兆申與王明果(1989)台灣土壤調查報告，明德水庫地區 之土壤主要有沖積土、黃土、崩積土、石質土四種。為求獲知崩塌 現地之土壤種類，故於 93 年 3 月 7 日赴現地取樣並進行土壤分類之 基本試驗，取樣位置如圖 5.3。

圖 5.3 仁隆村崩塌地取樣位置概圖

經試驗所得各項土壤性質如下表 5.2 及圖 5.4，依統一土壤分類 法顯示崩塌地土壤為砂質沈泥(SM)，且由粒徑分佈曲線^#4 篩至^#200 篩間之砂質含量為 79％。

表 5.2 仁隆村崩塌地土壤試驗結果

現地土壤單位密度 1.97(g/cm³)

含水量 22.7%

比重 2.67

液性限度 25

塑性限度 22

圖 5.4 粒徑分佈曲線

„ 崩塌地土壤力學參數反算分析

崩塌地邊坡坡高 6.32m，現存坡度 37.4°，由鄰近未破壞邊坡推 估，原邊坡約 50°，土壤單位重 19.33kN/m³；因現地於豪雨發生後 產生崩塌，且緊鄰水稻田，因此推估土壤於崩塌時為飽和狀態，由 試驗所得參數，推求出現地崩塌時之飽和單位重為 19.65kN/m³；將 崩塌之土體視為一平面滑動塊體，可計算得塊體單位寬度的重力 W=γsat×V＝183.8kN；另外，水稻田與坡頂之高程差為 30cm，因此 假設豪雨時水稻田之蓄水達滿水位即 30cm，將水之重力作用加入計 算，塊體單位寬度上方水之重力 W_w= γw×V_w=8.71kN，與滑動塊體單 位寬度重力相加，即可得塊體之總向下作用力 W_t=192.51kN。

土壤剪力強度遵循 Mohr-Coulomb 破壞準則，考慮摩擦角φ可能 之範圍 15°~35°，並假設崩塌時現地安全係數為 1，反算求得不同摩 擦角所對應之凝聚力 c 如表 5.3 所示，再由所得參數作為此邊坡之 地質材料強度參數，進行電腦輔助分析，求取崩塌地之安全係數。

100 10 1 0.1 0.01 0.001

Grain size (mm)

0 20 40 60 80 100

Percent finer by weight(%)

表5.3 仁隆村崩塌地邊坡之力學參數

φ(°) c (kPa) 15 8.05 20 6.91 25 5.69 30 4.37 35 2.91

三、電腦輔助案例分析

由上述反算求取現地土壤強度參數，經由極限平衡法分析目前 邊坡(坡度 37.4°)之穩定性，分析方法為利用法國 TERRASOL 公司 開發之 TALREN 97 進行電腦輔助分析。

„ 崩塌地之穩定分析

根據陳榮河等人(1999)彙整台灣山坡地土壤力學性質，北部地 區沈泥質砂 SM 之平均摩擦角φ值為23°，而中部地區平均值為31°，

因考量苗栗地區位處北部及中部分界，故選取φ=25°，並由表 5.3 得 c=5.69kPa 。 下 方 箱 籠 牆 依 照 假 設 單 位 重γ=20kN/m³、 凝 聚 力 c=20kPa、摩擦角φ=32°。利用上述參數，分析現地邊坡在發生崩塌 後，尚未進行土釘工法加勁前之穩定性。由結果得知(圖 5.5)其安全 係數為 1.18。由於坡頂滑動面距坡面約 2m，加上崩塌地緊鄰水稻田 及社區房舍，又屬凝聚性較低之沈泥質砂，若受到地震力或豪雨的 影響，可能再次產生破壞，進而危害附近居民安全。

„ 崩塌地經土釘補強後之穩定分析

為就崩塌地目前採用土釘工法加勁補強的現況進行分析，各項 土釘強度參數與施工配置皆與目前現地整治完成之條件相符，施工

3.1 沈泥質砂採旋轉式鑽掘之極限拉出阻抗範圍，假設為 125kPa。

圖 5.5 崩塌後之靜態穩定分析

圖 5.6 仁隆村崩塌地土釘補強配置斷面圖

表 5.4 仁隆村崩塌地土釘結構參數

土釘種類 ψ25mm 竹節鋼 土釘張力強度 210kN

土釘長度 3m

水平間距 1.3m 垂直間距（沿坡面） 1.3m 鑽孔直徑 10cm 極限拉出阻抗 125kPa

土釘傾角 37.4°（與坡面垂直）

經使用 TALREN 97 分析後，依目前施工完成後之土釘配置，

現地之安全係數可由補強前的 1.18，提升至 1.5(圖 5.7)。

圖 5.7 土釘補強後靜態穩定分析 四、崩塌地土釘工法整治後情形

本案例在整治時，即將整治後的植生復育納入考量，因此除噴

凝土護坡及型框外，另有 8cm 後之噴植生基材，以利護坡植生復育。

由現地整治後約三個月所拍攝照片，可以明顯看出植生復育之成效 良好，觀察後發現有百慕達草及羅滋草兩種植物植生成功，植生高 度已超過原來型框之厚度，整個護坡幾乎由植生所覆蓋。崩塌地整 治後之坡面如圖 5.8。.

圖 5.8(a) 崩塌地整治後照片(洪勇善攝)

圖 5.8(b) 崩塌地整治後照片(洪勇善攝)

圖 5.8(c) 崩塌地整治後照片(洪勇善攝)