穩定工法相關研究

台灣呈狹長地形，加上眾山脈分布其中，因此若需以交通網連結各鄉鎮，

則興建穿越山區之道路及對於既有道路邊坡之穩定維護勢在必行，因此在工程 興建中，如何藉由穩定邊坡(表 2-4)，使穿越坡地之道路或建物達穩定及安全性 便成為首要課題。環顧國內外對於邊坡穩定分析之相關研究及應用可說是琳郎 滿目(表 2-5)，而除了傳統工法外，以在不破壞現地生態所衍生出的生態工法(表 2-6，表 2-7)，及傳統與植生混合工法(表 2-8)，也逐漸為工程及設計單位所重視。

以下針對前人之有關邊坡穩定研究及生態工法相關文獻進行回顧：

2.2.1 生態穩定工法相關研究

拱祥生、林宏達(2003)以不飽和土壤力學的概念，進行植生對邊坡穩定性影 響分析，得到植生厚度及根凝聚力對於邊坡穩定性均有正面幫助之結論，並獲 得植生根系強度及錨定至岩層中的厚度，為掌握植生邊坡工程行為之重要因 素。因此善加利用草本及木本植物的特性，將可使坡地擺脫以往人造材料建造 之單調性，並在相同安全性中，進而獲得美觀性及生態保護性。

曾緯民(2004)以生態工法護岸型式、護岸草本植生密度以及護岸邊坡人為介 入程度等三項因素對於民眾河岸景觀偏好的影響進行研究。其研究結論為：

1.護岸邊坡低度人為介入情況下，「I 型砌石護岸」在低密度以及中密度 的護岸草本植生是受試者最偏好的護岸型式。

2.護岸邊坡高度人為介入情況下「L 型砌石」、「箱籠」在中密度草本 植生之下是受試者最偏好的護岸型式。

3.在受試者背景特性對視覺景觀偏好的影響顯示受試者「是否接受過相 關專業訓練」以及「生態工法認識程度」兩項背景對於護岸景觀偏好 具有影響。

林明江(2004)以生態設計原則為研究方向，藉由比較傳統工法與生態工法，

並回顧發包與驗收制度，探討生態工程發包與驗收時，現行採購發包制度之調 整因應策略，以順利推動生態工法。研究結果顯示，採購法可改善的方向：

1.在主管機關方面，加速建構國內生態工程資料庫，供生態規劃設計時 引用，以提高分析準確性，並做為細部設計參考依據。

2.在採購法令方面，建議將生態工程之調查、規劃、設計與施工以統包 方式辦理招標。

3.建議公共工程會提案修法，建立「生態工程發包與驗收管理辦法」之 採購法子法，做為生態工程推動之專用法規。

李元智(2004)在研究中利用我國目前常用之六種噴植植生工法於南橫公路 140.85 K 處進行植生工法之試驗，藉以探討試驗區內不同噴植植生工法之植生 效益及適當性，其研究結果顯示土壤團粒化劑當作粘著劑及土壤改良劑，配合 加上１cm 厚之木屑堆肥噴植植生工法(TCP)對中高海拔板岩地區道路邊坡草本 類植物生長之成活株數有較好之效果；而厚層之木屑堆肥噴植工法對中高海拔 板岩地區道路邊坡草本類植物生長之成活株數則有較差之效果。

林又青(2003)在研究中除整理國內外有關生態工法之定義、發展及適用範圍 外，並在符合安全、生態保育及經濟之要求下，提供適用於坡趾穩定之生態工 法類型及工法建議設計圖表。研究結果顯示砌石牆工法之設計尺寸，因受石材 強度及石材取得限制，於坡高 3m、4m 且坡度較陡處，無法提供坡趾安全係數 達 1.5 以上，建議改用箱籠牆工法、格框牆工法或採強度較強之石材以發揮較高 之穩定效果。

陳國棠(2004)以砌石生態型構造物工法進行研究，並針對不同粒徑卵石之尺 寸、單位重及其構造物之單位重、孔隙率進行分析，並建議卵石之投影面積估 算公式，以利工程設計參考及後續相關於卵石力學分析用。根據試驗結果。卵

石牆平均孔隙率為 0.378，石籠平均孔隙率為 0.384；並建議了九個卵石投影面 積之估算公式。

何昱昀(2004)以數值模擬方式預測根系加勁土壤的力學行為。經由全尺寸模 擬獲得根系生長角(α)明顯影響了根系加勁的效果。而若在根系斜交坡面的情況 下利用加勁等值層的分析方法來進行穩定模擬則會發生穩定性高估的情況。

張俊斌(2004)以台灣西南部泥岩之不同林相土壤環境特性及其地景變遷為 研究方向，以了解佔泥岩大面積地景之竹林，其不同林相區內土壤理化變異及 典型泥岩土地利用之景觀(地景)生態內涵，並針對泥岩地區之原有造林植物及極 優勢地景(刺竹)，在不同林相之坡面,土壤理化性質之時空變異與特性差異進行 探討。結果顯示不同林相對泥岩地淺層土壤(0-2 公分)理化性質的差異，以植物 營養元素與植生覆蓋因子可充分說明(約佔變異範圍之 62 ﹪)。泥岩試區區中移 動性物質 (交換性鈣、鈉與鎂)明顯較少出現在複層林相處區，而易出現於淋洗、

沖蝕量較大之刺林相保留區與隔叢擇伐區。

蔡宗霖(2003)在研究中將針對生態工法、水土保持兩者之理論與其應用方法 做研究，再利用植生工程之概念配合前人所作相關試驗分析探討植生對堤岸的 作用，最後將現地調查之植生作相關比較分析以驗證植生工程理論。其研究結 果顯示調查區內之原生植物，有部份確實符合水土保持植物材料之需求，並可 知預鑄混凝土護坡不僅符合生態工法之精神，也是將混凝土與自然生態相結合 之最佳實證。

楊仲豪(2004)在研究中針對植物本身具有之工程性質，提供邊坡穩定效益初 步評估。一般而言，不同植物植生所提供之穩定性和植物根系之入土深度及根 本身之拉力強度有很大關係。其研究結果顯示木本植物安全係數提升較草本植 物安全係數提升較有效益，坡高在 3 m 時木本植物有良好之邊坡安全係數提 升，而草本則要選擇根系深度超過 0.6 m 的草類；當坡高在 6 m 時僅可採用木 本植物植生，當坡高在 10m 時單以植生已無法滿足安全係數之提升效益，應配 合其他工法以達邊坡穩定之功效。

李俊祥(2004)在研究中基於生態工法的原則及符合環境要求下，探討邊坡植 生應用於泥岩坡地，另考量邊坡坡高、坡度、物種及不同水態變數下，以「圓 弧滑動」及「平面滑動」兩種破壞形式下分析邊坡穩定效益。其研究結果顯示：

1.在圓弧滑動破壞中，坡高 10m 以下，銀合歡植生坡度 55°以下，白茅 植生坡度 45°以下植生效果良好。平面滑動下，坡高 10m 以下，坡度 60°以下，兩物種植生效果良好。

2.在不同物種植生後穩定性分析方面，研究發現植生後安全係數提升百 分比隨坡高越高而遞減；圓弧滑動下銀合歡植生至多提升 11.51％，白 茅則 7.27％。以平面滑動破壞兩物種至多皆可提升 100％以上。

3.不同水態於植生後穩定性分析，研究後瞭解水位提升對安全係數的減 少百分比隨坡度越大而遞減，兩種破壞形式於坡高 10m 以下，坡度大 於 45°後減少百分比降至 12％。

2.2.2 其他穩定工法相關研究

邱佳琪(2004)以電腦程式 TALREN 97 進行土釘邊坡分析及建立標準化設計 圖，在維持必要安全係數下，達到爭取邊坡緊急修護時效，降低邊坡災損 (表 2-9)所造成之影響。研究結果得知常態下，坡角不論如何變化，土釘邊坡安全係 數隨土釘密度(d)及長度(L/H)之增加而增加，惟其增加之趨勢隨 d 及 L/H 之增加 而呈現不同之趨勢。比較土釘極限拉拔強度對安全係數之影響可知，增加土釘 極限拉拔強度值可以明顯提高土釘邊坡之安全係數。由暴雨分析結果得知，暴 雨狀態之安全係數隨孔隙水壓參數之增加而降低。

黃毓棋(2003)於加勁邊坡穩定分析中，以微軟之 V B.NET 為語言工具，發 展視窗化邊坡穩定分析軟體並進行參數影響分析。而由研究結果顯示，加勁材 間距較加勁材長度對邊坡穩定性之影響為大。而在加勁材的配置方式中，下層 加勁材的長度對邊坡穩定性的影響大於上層加勁材長度的影響。

羅俊宏(2004)於研究中主要即對於土釘擋土結構設計配置之各項影響因素 進行分析，經由分析結果顯示：

1.土釘於邊坡提供最佳安全穩定性之土釘傾斜角度，隨邊坡坡度之減緩 及坡頂傾斜角度而變化。

2.對於穩定性較差之陡坡，則其不論上、中、下層位置皆應配置較長長 度之土釘。

3.潛在滑動面之發展趨勢與邊坡坡角 β及土釘傾角 θ間應有相當之關係。

劉晏喬(2003)以實驗室研發之有限元素分析程式考量多段式無厚度界面元 素，且假設土體為彈性體。在假設不同幾何土體破壞機制條件下，藉此模擬凝 聚性土體內部之極限抵抗能力，以及相關穩定分析和漸進式破壞行為。其所獲 得之結論為在破壞機制問題上，土體內部的塑性破壞情形乃沿著既定之幾何滑 動面逐漸破壞而達到全面性的破壞，且數值計算結果與極限分析理論最小上限 值觀念相符合。

溫郁菁(2003)以 Newmark 位移法探討自然邊坡在地震作用力下的曲面形破 壞。其分析結果得知，臨界加速度部分，圓弧形破壞與對數螺旋形計算結果一 樣。在不考慮凝聚力時，曲面形破壞又與平面形破壞臨界加速度十分接近，故 在分析不同破壞型態下的位移量時，都可以位移係數考量即可。而在位移係數 部分，分析曲面形破壞時，位移係數與邊坡傾角、摩擦角成反比與穩定數成正 比。

劉文良(2004)以品質、經濟、環保三方面進行探討，利用原有建築物及公共 工程打除運至合法棄土場之混凝土塊，取代卵塊石作為生態工法複合式擋土牆

劉文良(2004)以品質、經濟、環保三方面進行探討，利用原有建築物及公共 工程打除運至合法棄土場之混凝土塊，取代卵塊石作為生態工法複合式擋土牆