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三、 、 、 、案例探討與評析 案例探討與評析 案例探討與評析 案例探討與評析
近年來地電阻剖面影像法(ERT)已廣泛應用於大地工程調查與監 測上，本文將透過案例分析，探討地電阻剖面影像法在大地工程調查 與監測上之實用性，並進一步探討地電阻剖面影像法空間解析能力能 力及判讀上可能遭遇之問題及盲點。本文將以二個案例進行探討，分 別為新竹斷層調查及新山水庫滲漏調查。
本研究將以Geotomo 公司開發的分析軟體 Res2dmod 進行數值模 擬及 Res2dinv (version 3.54z)軟體進行反算分析。現地試驗採用 SYSCAL PRO Switch 48 為法國 IRIS 公司生產之地電阻儀，該儀器將 傳送電源器(transmitter)、接收器(receiver)與電源供應器
(booster)結合為一體，具備外接式直流電源，可視需求提供更大的 電流源，並可外接 Switch Pro Box 達到二維或三維施測。試驗用之 電極為不鏽鋼電極，分別為大電極棒，直徑 1.6cm，長 60cm 與小電 極棒直徑 1.0cm，長 30cm，傳導纜線(12 組電極接頭一捆，間距 10m) 計 4 捆，電極夾線連接傳導纜線與電極，纜線連接盒兩組，遠電極線 (長度 500 公尺)兩綑。
3.1 新竹斷層調查新竹斷層調查 新竹斷層調查新竹斷層調查
台灣島位於環太平洋地震帶上，居歐亞大陸板塊與菲律賓板塊之
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交會處，因地震活動頻繁，致全島斷層地形顯著。尤其活動斷層經過 之位置及其特徵，是值得研究的重點。
除了反射震測，近十幾年國內外學者嘗試利用地電阻剖面影像法 來探測斷層位置。由於地電阻剖面法能快速的將地質電阻剖面呈現，
透過斷層錯動後上下盤高低電阻之異常，可找出斷層界限或走向，將 所測之各斷層走向剖面連接，可初步判斷出斷層之位置及分布。
Koichi Suzuki（2000）利用電磁法及地電阻法探討斷層位置，認為 電磁法可探測深度較深，地電阻剖面法對地層變化及傾斜狀況描繪較 佳，透過兩種方法搭配探討斷層位置可獲得較準確的資料。國內陳佑 邦(2001)應用地電阻影像剖面法探測新城斷層，認為受到自然與人為 因素影響，如資料點品質、地形因素對於斷層傾角及方位尚無法準確 量測；潘宏璋(2003)等使用地電阻剖面影像法在頭前溪沿岸進行緊密 施測，施測結果得知此地區之新竹斷層的走向為東西走向，所得斷層 位置較前人研究所得結果比對不盡相同，斷層位置較前人研究位置偏 南且在中正橋區域轉向東北西南走向。
上述等研究文獻，透過地電阻剖面地層上下層高低電阻之異常，
以判斷斷層界限或走向，尚無法驗證地底下真實斷層層面變化及其特 徵。本研究之目的是利用地電阻剖面影像法於新竹斷層之研究，試驗
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之場址包括新竹三姓公溪之三姓橋階地、竹北六家高鐵六家車站旁及 新竹市經國橋附近，透過地電阻剖面影像的變化與鑽探井地層比對，
探討地電阻剖面影像法於斷層調查之可行性。
3.1.1 新竹斷層背景新竹斷層背景新竹斷層背景 新竹斷層背景
依據中央地質調查所的分類，新竹斷層屬存疑性活動斷層，斷層 的傾向為西北往東南，傾角約成 70-80 度。依潘宏璋(2003)研究指出 東南側上盤為低電阻值，西北側下盤為高電阻值。斷層由新竹市區東 南方的光復中學附近，延伸至新竹市區西南方的美山村，長約 9 公 里。其形成於更新世頭嵙山期之後，為東南側隆起的逆斷層。本研究 期望能以地電阻影像法，來推估新竹斷層可能經過之位置。目前已完 成三條地電阻測線，分別為「三姓公溪測線」、「竹北六家測線」以及
「新竹經國橋下河灘地」，圖 3-1 為測線之分佈位置。以下針對各測 線位置區域地質背景作說明，測線位置鑽探資料為中央地質調查所九 十二年度活動斷層鑽探計畫資料截錄。
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圖 3-1 地電阻測線分佈位置
3.1.1.1 三姓公溪區域地質
測線位於新竹市香山區內，如圖 3-2 所示，由地質剖面線圖 3-3 大略知道涵蓋的地層有三類，為沖積層、店子湖層、頭嵙山層。
（1） 沖積層主要由礫石、泥沙所組成，其中以砂、泥所占比 例較多。
（2） 店子湖層(林朝棨，1963)主要由下部礫石和上部紅土所 組成，礫石層厚度從數公尺到五、六十公尺不等，與上 部覆蓋紅土成漸移關係；紅土層厚度在一至二公尺之間。
（3） 頭嵙山層(張麗旭，1948，1955)分為兩相，較為下部以 砂頁岩為主者稱為香山相，較為上部以礫岩為主者稱為
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火炎山相；出露在本區南端整合在卓蘭層之上岩層的岩 性主要由厚層砂岩和砂岩與泥岩互層所組成，屬於香山 相或頭嵙山層香山砂岩(鳥居敬造、吉田要，1931)，砂 岩呈淡灰色或黃棕色，少數礫石薄層偶夾在砂岩和泥岩 之中。
本測線共有五口鑽探資料，各鑽井設置位置如圖 3-4 及表 3-1，
相關鑽探結果如下所述：
（1） 三姓橋 1 號井位於反斜小崖上，上部 27.5 公尺均位於河 階礫石層內，餘下 2.5 公尺為基盤的泥，無法確認小崖 是否為構造活動所致。
（2） 三姓橋 3 號井位於反斜小崖下方（南側），整口井為階地 礫石。
（3） 三姓橋 2 號井與 4 號井位置相近，所見狀況亦相似，上 部均披覆厚約 6 至 7 公尺後的階地礫石，下方的疏鬆細 砂頂部遭紅化，細砂中可見傾角 50 至 60 度的微斷層，
岩層由 30 度變化約至 60 度。
（4） 三姓橋 5 號井長 200 公尺，1 至 2.4 公尺為地表礫石，2.4
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至 4.3公尺為紅土礫石，紅土礫石有受剪切特徵，4.3 公 尺至 5.3 為受剪切的砂質泥與近乎水平的疏鬆細砂斷層 接觸，受剪切的砂質泥於 35.1 公尺處逆衝至礫石層之 上，礫石層厚 16.1 公尺，以下又見到受剪接的泥質砂與 疏鬆細砂斷層接觸，自 53.8 公尺至 200 公尺均為近乎水 平，夾有薄泥層的細砂。
圖 3-2 新竹市香山區區域地質圖(中央地質調查所)
圖 3-3 新竹地質剖面圖
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(1).沖積層主要由礫石、泥沙所組成，其中以砂、泥所占比例較 多。
(2).嵙山層(張麗旭，1948，1955)分為兩相，較為下部以砂頁岩 為主者稱為香山相，較為上部以礫岩為主者稱為火炎山相；
出露在本區南端整合在卓蘭層之上岩層的岩性主要由厚層 砂岩和砂岩與泥岩互層所組成，屬於香山相或頭嵙山層香山 砂岩(鳥居敬造、吉田要，1931)，砂岩呈淡灰色或黃棕色，
顆粒為細粒至中粒，膠結相當疏鬆，膠結物主要為黏土。少 數礫石薄層偶夾在砂岩和泥岩之中。
鑽探位置位於高鐵六家車站旁(座標：X=2744071、Y=2529792)，
位置在測線里程約 120m 處，鑽探深度為 75m，地下水位位於地表下 12.43m。經由鑽探資料，初步藉由地層岩性與厚度來大致區分三層，
如表 3-2 所示。
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圖 3-5 新竹縣竹北市六家區域地質圖(中央地質調查所)
表 3-2 竹北六家高鐵車站鑽探資料整理
深度（m） 厚度（m） 岩石或土壤性質描述
20 - 22.1 2.1 棕色砂岩
22.1 - 22.3 0.2 卵礫石夾棕色中細砂
22.3 - 26.1 3.8 灰色砂岩夾泥岩
26.1 - 29.15 3.05 棕色砂岩
29.15 - 52.7 23.55 卵礫石夾棕色中細砂
52.7 - 65.8 13.1 灰色砂岩
65.8 - 73.15 7.35 卵礫石夾棕色中細砂
73.15 – 75 1.85 灰色泥岩
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3.1.1.3 新竹經國橋下河灘地區域地質
測線位於新竹經國橋下河灘地，施測場所位於頭前溪旁河灘地 上，其地表面散佈著有大小礫石、砂粒以及禾本科類植生，在測線區 域內尚有些泥濘地表存在。涵蓋的地層有兩類，為沖積層、頭嵙山層。
鑽探孔位於測線起點前約 10m 處，鑽探結果整理如表 3-3 所示。
表 3-3 經國橋測線鑽探資料
深度（m） 厚度（m） 岩石或土壤性質描述
0-21.15 21.15 卵礫石夾粗中細砂
21.15-53.45 31.05 卵礫石夾粉土質細砂
53.45-58 4.55 泥質砂岩
58-63 5 泥質砂岩夾卵礫石
63-70 7 卵礫石夾粉土質細砂
3.1.2 現地施測說明現地施測說明現地施測說明 現地施測說明
三姓公溪測線依據現地踏勘之後，附近的菜園裡有一個約數十公 分高差的疑似反斜小崖，可能是新竹斷層通過位置，如圖 3-6(a)所 示，附近較於便利佈設位置只有在住家下側的道路與農田，這條測線 方向有通過反斜小崖特徵。本次試驗施測參數如表 3-4。圖 3-6(b) 為測線與斷層線推估位置關係圖。
Pole-Pole 電極排列是所有施測方法中測深最深、水平涵蓋範圍 最廣的方法，然而解析能力也是最差的，Wenner 是所有方法中訊號
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最強，受雜訊干擾低，對垂直解析能力最佳，因此以 Wenner 施測得 到深度 30 公尺以上的地層資料，瞭解淺層資料，並以 Pole-Pole 施 測得到深度 100 公尺以上地層資料，獲得 30 公尺以下的資訊。
表 3-4 三姓公溪測線參數
測線名稱 三姓公溪測線
測線走向 N300W
電極間距 m 5 m
電極數目 45 支
測線展距 m 220 m
施測方式 Wenner、Pole-Pole
測線起點 （242924,2742275）
測線終點 （243009,2742074）
遠電流 （243187,2742326）
座 標
遠電位 （243188,2742374）
圖 3-6(a) 新竹斷層之斷層崖特徵
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N Start
End N300W
圖 3-6(b) 測線與斷層線推估位置關係圖
竹北六家測線本次施測地點為新竹高鐵六家站附近之重劃道路 上，測線起點靠近六家高鐵車站，如圖 3-7。Pole-Pole 具測深效果，
但空間解析能力差；另由於 Dipole–Dipole、Pole-Dipole 對於傾斜 構造的位置解析能力較佳，且空間解析能力較 Pole-Pole 佳。因此施 測方式嘗試以 Dipole–Dipole、Pole-Dipole、Pole-Pole 三種方式 施作，利用三種方式知幾何排列特性，來相互比對施測結果。本次施 測之測線參數如表 3-5 所示。
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表 3-5 竹北測線參數
圖 3-7 竹北六家電探施測情形
新竹經國橋下河灘地測線，施測場所位於頭前溪旁河灘地上，其 地表面散佈著有大小礫石、砂粒以及禾本科類植生，如圖 3-8，施測
測線名稱 高鐵六家站測線
測線走向 S120W
電極間距 m 5 m
電極數目 48 支
測線展距 m 235 m
施測方式 Dipole – Dipole、Pole-Dipole、
Pole-Pole
測線起點 （253903，2743994）
測線終點 （253849，2743760）
遠電流 （253887，2744320）
座 標
遠電位 （253557，2743861）
測線起點
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方式以 Wenner 、Pole-pole、Pole-Dipole 三種方式施作，利用三種 方式知幾何排列特性，來相互比對施測結果。本次施測之測線參數如 表 3-6 所示。
表 3-6 經國橋測線之參數
測線名稱 經國橋測線
測線走向 E200S
電極間距 m 5 m
電極數目 48 支
測線展距 m 235 m
施測方式 Wenner、Pole-Dipole、Pole-pole 測線起點 （252402，2743917）
測線終點 （252610，2743810）
遠電流 （252911，2743855）
座 標
遠電位
圖 3-8 新竹經國橋下河灘地現場環境
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3.1.3 施測成果施測成果施測成果施測成果
3.1.3 施測成果施測成果施測成果施測成果