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Goodman(1989)指出潛變為材料處在一定的環境之下,受依固定外在應 力作用的依時變形行為,而材料的潛變應變在應力解除後並不會完全恢復。

典型的潛變依應變速率不同可分為以下三個階段,其結果與齊藤迪孝(1981) 邊坡應變與位移觀測可得到類似的結果(圖 2-7):

a.一次潛變階段或減速潛變階段(primary creep or transient creep):

潛變應變速率隨著時間的增加而減小的階段。

b.二次潛變階段或等速潛變階段(secondary creep or steady creep):

潛變應變速率幾乎維持定值的階段。

c.三次潛變階段或加速潛變階段(tertiary creep or accelerating creep):

潛變應變速率逐漸增加以致發生潛變破壞的階段。

圖 2-7、典型材料應變曲線(GOODMAN,1989;齊藤迪孝,1981)

Mitchell and Soga (2005) 提到材料在三軸潛變的過程中,所受外力作用 的大小會隨著時間而影響材料變形的情況。將潛變曲線的應變對時間加以 微分,可獲得潛變速率(creep rate)。當減速潛變的狀態結束之後,其潛變速 率會進入一個定速的狀態(即潛變的第二階段),然後再進入到破壞條件。所 以,齊藤迪孝(1981)即透過應變速率與破壞時間的關係,分析不同總應力和 不同材料下的破壞時間,實驗數據的統計顯示兩者間存在線性關係(圖 2-8)。

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圖 2-8、應變速率與破壞時間關係圖(齊藤迪孝 1981)

所以可以知道,若能掌握自然變坡的應變與位移動態,便能透過其應 變與位移的速率來推估滑動主體發生材料破壞的時間。針對這些變形量即 可利用各類設備來進行觀測與監測,在地表位移量部分,主要觀測目的為 滑動塊體與不動點間移動量或是滑動體間之相對位移量,目前臺灣常用分 為兩類,一為傳統之地表觀測,包含地表伸縮計、地表傾斜計等,另一類 為地表變形之觀測,方法為單頻 GNSS 站網或是地表光達掃描等方式進 行,可定時得到潛勢區之位移情形。

A.地表伸縮計

地表伸縮計主要用於量測滑動體與不動點間之位移量,或是滑 動體間之相對移動量,圖 2-9 所示為地表伸縮計之設置方式,可以 看到透過(a)的設置方式可以量得滑動體之絕對移動量,而(b)之設置 則可以知道相對移動量。

此外可以透過數個伸縮計之串聯,配置如(c)所示,則可以得到 沿主滑動面整體之絕對移動量及各滑動體之相對移動量與移動之 時間差。而(d)之配置主要則是用於尚未確定滑動方式時使用。

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圖 2-9、地表伸縮計之配置方式 (王文能,2016) B.地表傾斜計

地表傾斜計之精度高,且可長時間定點量測,主要用來判定地 滑之微小變化量或是確認活動性,一般來說需同時設置多組。就其 目的來說可分為下列三類。

B.1.了解滑動方向:若是為了確認滑動方向,一般會設置 1-3 組 傾斜計,分別設置於滑動體中央、頭部、趾部位置。

B.2.了解滑動面型態: 若是為了滑動面之活動性,則須針對育 觀測之滑動方向至少設置 3 組傾斜計,間距以 30-50 公尺 為原則。

B.3.區分不同滑動體:若是為了區分潛勢區內不同滑動體,則須 針對可能滑動體之中、上部各設置一組傾斜計。

而就硬體上,傾斜計可分為水管式傾斜計、伺服加速度計、差 位變動器、應變計等。除水管式外,都是將觀測之變位資料轉換為 電子訊號進行記錄,而水管式則是需透過手動利用水準氣泡之調整 進行量測。

一般傾斜計之配置方式如圖 2-10 所示。但由於傾斜計之高精度,並 不適用於變動量較大之地區,因為變動量容易超出儀器之量測範圍。

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圖 2-10、地表傾斜計之配置方式 (王文能,2016) C.地表變形觀測

針對地表變形觀測部分,一般可透過高精度測距儀、單頻 GNSS 紀錄器、位移樁、地表光達掃描等方式進行。此方法之精度低於地 表伸縮計,因此多用於變位量已達某程度之地區。

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International Civil Aviation Organization, ICAO) 整合統稱為全球導航衛星系 統(Global Navigation Satellite System, GNSS)。

GNSS 除了民生、國防的用途之外,在地球科學方面的應用,也有非常

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