邊坡沖刷防護複合材料

地形陡峻、地質構造複雜，造成崩塌的主要原因，再加上地震造 成土石鬆軟，使集水區上游遭遇颱風豪雨後，邊坡即發生大面積的崩 塌，此邊坡若不立即處理，將引發更大的崩塌或導致土石流災害。

通常這類邊坡的特性為坡度陡翹、土壤貧瘠、表土厚度小等特 性，植物自然生長不易，且坡度陡峭造成表面沖刷力大，目前常使用 的植生網毯、掛網植生等工法，無法發揮功能。

故本計畫利用立體編織的技術，有別於以往植生網毯僅侷限於平 面的設計，織造出 3D 的植生網毯，同時考量增加植生網的張力強度，

故利用地工格網與植生網間的差異性進行材料複合(圖十五)，創造出 新的材料特性與應用範圍，本新產品特點說明如下，

1. 具透性性及表面粗糙度。

2. 立體空間有利於植物根系發展。

3. 加強抗張能力適用於高陡邊坡。

4. 質輕，運輸便利。

5. 施工門檻低。

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常用植生網毯(蓆)

研發高強度立體植生網

（GN1）

研發高強度立體植生網

（GN2）

研發高強度立體植生網

（GN3）

圖十五 研發產品與既有產品對照圖 3.3.2 坡趾抗掏刷複合材料坡趾抗掏刷複合材料坡趾抗掏刷複合材料坡趾抗掏刷複合材料

近年來生態工法應用於河溪整治，最常使用於河岸抗沖刷護岸工 程之工項為箱籠堆疊護岸，利用卵石堆疊的自重以達到穩定河岸邊坡 的坡腳，同時應用其多孔性與粗糙度，達到透水特性並創造動植物生 態空間。

然箱籠所需使用之土石粒徑篩選嚴格，故對於清除河道淤積不能 發揮實質功能，若卵石材料由其他地區運入構築，則違反地就地取材 之生態理念。

故本計畫研發之材料應用地工織物的過濾、隔離特性，能有效區 隔土石中之粗細粒徑，並且具備泥水分離的特性，故能直接填充河川 淤積土石，唯其有變形量過大的缺點，因此利用地工格網與其進行複

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合改善此項特性，創造新材料的工程性質與應用範圍，同時研究團隊 亦考量山區施工地形與運輸特性因素，將研發產品特性定意如下。

(表五)

1. 具備透水特性、抗張力。

2. 承受張力後變形性小。

3. 運輸及施工便利性。

4. 不具困難的施工技術。

5. 整體構造可隨河川線型變化組合。

該產品以立方體呈現，主要考量要點為可用簡單的施工機具進行 施工吊掛、填充，提高施工的機動性與便利性，同時考慮河岸線形彎 曲不規則，以立方體沿著河道曲線進行排列堆疊組合，可減少大量挖 填修坡工程，進而達到臨水河岸坡趾與邊坡保護的功能。

表五 大型土石籠袋樣品示意暨功能特性說明表

新產品樣品示意圖例 功能特性說明

1. 質輕，易搬運、收納。

2. 特殊設計，未填充時可折疊 置。

3. 具機動性施工，符合救災時 效性。

1. 改善地工織物僅以平面鋪設之特性。

2. 保有織物阻隔及過濾功能，兼具抵抗變形之特性。

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25 47.75KN/m，橫向抗拉強度為 26.85KN/m，而延伸率特性縱向為 26.11%、橫向為 37.68%，材料複合後縱向抗拉強度 62.88KN/m、

橫向抗拉強度為 51.48KN/m，而延伸率縱向為 18.66%、橫向為 22.49%，（圖十六）由此數據可知，立體植生網複合材料，抗拉 強度縱向提升 31.6%，橫向提升 91.7%，而延伸率縱向降低 28.5%，

橫向降低 40.2%，故有效提升原有材料抗拉強度，並改善變形過 大之問題。

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圖十六 高強度立體植生網毯物理特性改善比較圖

2. 地工織布複合材料

利用縫合技術將 P.P 材質織布、PET 材質織布與地工格網有 效的緊密結合，（圖十七）並執行橫向、縱向抗拉強度試驗與延 伸率試驗，試驗過程 P.P 材質織布以標稱厚度 1.20mm 為試驗樣 本，PET 材質織布以標稱厚度 0.50mm 為試驗樣本，進行材料複 合前後，特性提升率的比較。

由試驗結果所示，材料複合前，P.P 材質織布縱向抗拉強度 為 99.53KN/m，橫向抗拉強度為 135.78KN/m，而延伸率特性縱 向為 24.51%、橫向為 18.69%，材料複合後該材料的縱向抗拉強 度 110.65KN/m、橫向抗拉強度 116.87KN/m，縱向延伸率試驗數 質為 15.99%、橫向延伸率為 10.82%，(圖十八) 由此數據可知，

此材料抗拉強度縱向提升 11%、橫向降低 14%，延伸率縱向降低 35%、橫向降低 42%，雖然強度有降低的趨勢仍有待改良相關因 素，但材料延伸率的控制為本材料的關鍵改良重點特性。

再由另一項試驗顯示，PET 材質織布材料複合前縱向抗拉強 度為 77.18KN/m，橫向抗拉強度為 61.42KN/m，延伸率特性縱向

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為 10.39%、橫向為 12.25%，材料複合後該材料的縱向抗拉強度 為 103.53KN/m、橫向抗拉強度為 55.69KN/m，縱向延伸率試驗 數值為 10.27%、橫向延伸率 11.53%，（圖十九）由此數據可知，

此材料抗拉強度縱向提升 34%、橫向降低 9%，延伸率縱向降低 1%、橫向降低 6%，雖然強度有降低的趨勢仍有待改良相關因素，

但材料延伸率的控制為本材料的關鍵改良重點特性。

PET 材質複合材料 P.P 材質複合材料 不織布複合材料 圖十七 地工織物複合材料樣品

圖十八 P.P 材質複合材料物理特性改善比較圖

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圖二十 P.P 地工織布複合材料車縫線強度試驗過程

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圖二十一 PET 地工織布複合材料車縫線強度試驗過程

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圖二十三 大型土石籠袋現場樣品現場填充示意圖

4.2 土壤沖刷防治 土壤沖刷防治 土壤沖刷防治 土壤沖刷防治整合性施工可行性分析 整合性施工可行性分析 整合性施工可行性分析 整合性施工可行性分析

4.2.1 山區道路邊坡崩塌災害類型山區道路邊坡崩塌災害類型山區道路邊坡崩塌災害類型山區道路邊坡崩塌災害類型

本章節將針對山區常見之崩塌災害類型，如淺層土石滑動、表層 土壤沖蝕、近圓弧滑動破壞、順向坡滑動等進行闡述，並針對各種破 壞類型討論應用研發新產品的整治方法。

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1. 淺層土石滑動破壞

發生於坡度較陡的邊坡，滑動面常發生於土層與岩層交界面 或發生於土層中，滑動破壞的土體厚度均勻且不深。滑動坡壞發 生原因多為，雨水直接入滲土層，形成土壤飽和或地表逕流匯集 衝擊土層(圖二十四)。

圖二十四 淺層滑動示意圖(中國地質學會) 2. 表層土壤沖蝕

發生於坡面植被覆蓋不良的土層表面，沖蝕動力主要來自降 雨的衝擊力及地表逕流的曳引力，依不同衝擊力及發展過程造成 土壤沖蝕(圖二十五)。

圖二十五 表層土壤沖刷示意圖(中國地質學會) 3. 近圓弧滑動破壞

發生於厚層均質的土體中，如回填邊坡、崩積土層等。滑動 面深度較深，且破壞面呈圓弧或近圓弧形狀。邊坡的坡頂部分發 生圓弧破壞，坡身及坡趾部分則可能沿著土壤與岩石界面產生滑

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動(圖二十六)。

圖二十六 近圓弧滑動破壞示意圖(中國地質學會) 4. 順向坡滑動破壞

發生於坡地坡面傾斜方向與地層層面或不連續面傾斜方向 相同者，稱為順向坡。當順向坡層面沿著此地層之一個或數個層 面產生滑動破壞者，則稱為順向坡滑動(圖二十七)。

圖二十七 順向坡滑動破壞示意圖(中國地質學會) 4.2.2 山區道路邊坡崩塌整治工法山區道路邊坡崩塌整治工法山區道路邊坡崩塌整治工法山區道路邊坡崩塌整治工法

1. 淺層坡面沖刷防治

利用排水、截水溝等設施，控制地表逕流減少坡面的沖刷，

並於邊坡坡面施加植生，除可有效防治逕流沖刷，更可營造環境 綠美化之功能。

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2. 深層坡面滑動防護

利用侵入式的人為工項，如地錨、土釘等，穿越層間滑動面，

並利用設計分析之工項使滑動面上的剪應力，受人為所控制，進 而改善邊坡滑動的趨勢（圖二十八）。

圖二十八 土釘配合坡面防沖蝕往施工示意圖（台灣公路工程）

3. 坡趾穩固防護

邊坡滑動面屬於較深層的滑動趨勢時，僅靠坡面防護工項無 法有效達到邊坡穩定之功能，必須配合坡趾穩固之工項，如坡趾 擋土牆、箱籠堆疊、加勁擋土牆、RC 擋土牆等，以截斷滑動面 發展。

4.2.3 臨水河岸邊坡臨水河岸邊坡臨水河岸邊坡臨水河岸邊坡災害類型災害類型災害類型災害類型

1. 向源侵蝕

河川、溪流邊坡陡峭使水流速加大、侵蝕力增大，使道路下 邊坡支撐力喪失，而逐階向上游或源頭侵蝕。

通常發生於集水區之谷地且為流水匯集之處。因河水上升及 地表水滲透，使地下水位升高，土壤有效應力降低，產生邊坡滑 動的循環破壞模式，使谷地切割產生向源侵蝕的現象。

（圖二十九）

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圖二十九 力行產業道路下邊坡向源侵蝕示意圖 2. 凹岸沖刷

河川水流經凹岸即攻擊岸時，流速加快，於凹岸地形成離心 渦漩水流沖刷凹岸，並搬運土砂淤積於凸岸。

河道彎曲凹岸半徑愈小表示流速越快，沖刷愈為嚴重，使得 河岸邊坡因遭河水沖刷而崩塌，若邊坡之上圍道路，則可能因道 路下邊坡基礎淘刷產生破壞（圖三十）。

4.2.4 臨水河岸邊坡整治工法臨水河岸邊坡整治工法臨水河岸邊坡整治工法臨水河岸邊坡整治工法

透過設置防砂壩、跌水工等消能設施能有效控制水流沖刷能 力。當逕流流經道路時以箱涵方式穿越或設置過水路面，同時於 道路下邊坡應避免形成無尾溝，並做好固床工，上述為常用於整 治向源侵蝕的方法，並於上邊坡常以排水、截水、導水及植生為 主要整至工項，下邊坡則以 RC 護岸、箱籠堆疊等工項進行整治。

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透過於行水區設置石籠及石籠丁壩護岸以防止河岸兩側邊 坡沖刷，亦可考慮設置樁基或加深護岸基礎至淘刷深度以下，並 加拋石以降低水流掏刷能力，上述常應用於整治河川凹岸沖刷的 方法。

圖三十 凹岸沖刷、凸岸堆積示意圖 4.2.5 研發產品研發產品研發產品研發產品邊坡保護整合性施工可行性邊坡保護整合性施工可行性邊坡保護整合性施工可行性邊坡保護整合性施工可行性

1. 山區道路邊坡

山區道路邊坡崩塌防治工法於外穩定機制方面，主要有表面

山區道路邊坡崩塌防治工法於外穩定機制方面，主要有表面