淺基礎承載破壞機制

圖 5. 16 為各試驗條件下基礎破壞模式及代表性之極限破壞照 片，膠結不良砂岩淺基礎破壞模式可分為基底下方主動區(active zone)、靠近地表面之被動區(passive zone)及介於主動區與被動區間的 轉折區(transition zone)。

主動區位於基腳正下方位置，約略呈現倒三角形之區域且隨坡角 增加與退縮距離減少，愈可明顯觀察此區網格朝邊坡側斜向傾斜變 形，即水平地表、坡角 10 度坡緣及 20 度退縮距離 2.5B 條件下近似 一倒等腰三角型，而其它試驗條件下漸變為一倒傾斜三角形。主動區 域內之基礎材料承受基腳傳遞之垂直荷重，使得此區域之基礎材料有 顆粒被壓碎情形，孔隙變小而顯得更為緻密的現象產生。由力學角度 觀察主動區之最大主應力(σ1)為垂直應力；最小主應力(σ3)為水平應

力。

被動區靠近地表側，是由初始裂縫(30 度邊坡坡緣條件下為裂縫

“B”；其餘試驗條件者為裂縫“A”)於極限狀態時擴展延伸至地表面所 形成破壞滑動面。在水平地表條件下則為對稱形成，而於其它試驗條 件下僅於邊坡側形成。由試驗結果可觀察，被動區域大小隨坡角減小 及退縮距離增大而漸增。於被動區域中的網格並無發現明顯的塑性變 形，因此被動區可視為一完整塊體。被動區受到鄰旁塊體傳遞承載荷

重推擠，故於被動區中，最大主應力(σ1) 平行邊坡面(或水平地表面) 方向而垂直邊坡面方向為最小主應力(σ3)方向。

應力轉折區位於主動區與被動區之間，在水平地表條件下為對稱 形成，而於其它試驗條件下僅於邊坡側形成。極限破壞狀態下此區包 含 1~3 條明顯的主要裂縫，並將此區域分隔為 2~4 塊塊體，其中靠近 裂縫間的網格可發現有明顯的相對位移，塊體區內的網格則無明顯的 塑性變形，因此可將應力轉折區視為數個完整塊體的組合。於承載試 驗完成後，可觀察此區域內裂縫所形成的破壞面有階梯狀的破壞型態 (如照片 5. 8 所示)，以及因剪動過程中所產生的表面起伏不定、粗造 度大及顆粒變細等特徵，於裂形學定義上可視為剪力裂縫。剪力裂縫 為應力轉折區之應力不連續面，將最大主應力(σ1)方向由主動壓力區

的垂直方向漸進轉向至被動區內之平行坡面(或水平面)方向的最大 主應力方向。主應力方向旋轉角隨者坡角減小以及退縮距離增加而增 大，當基腳位於水平或退縮至無邊坡因素所影響範圍外，主應力旋轉 角則為最大(90 度)，如圖 5. 17 所示。因此，轉折區之主應力方向旋 轉角應為坡角與退縮距離之函數關係。

由一系列膠結不良砂岩淺基礎模型承載試驗結果顯示，膠結不良 砂岩之承載行為與破壞機制不同於一般硬岩或土壤基礎，而是兼具類 似岩石裂縫發展之破壞滑動面與主動區相似土壤之塑性變形的特