4-1 一般物理性質試驗結果
本研究所進行試驗的材料為梨山崩坍地 B-9 滑動體滑動層材料，灰色黏 土夾灰色板岩碎屑(C)(黃玉麟，2006)，材料顆粒分佈型態類似併構岩，為 岩塊與基質土壤所組成，其分別定義如下：
1.岩塊：風化或岩層滑動所造成的板岩岩塊，顆粒粒徑在 4.76mm 以上(4 號 篩以上)，最大顆粒粒徑短軸約 2cm，長軸約 2.5cm。圖 4-1。
2.基質土壤：為風化、黏土化或岩層滑動過後所形成的板岩碎屑，，顆粒粒 徑在 4.76mm~0.074mm(4 號篩與 200 號篩之)為粗顆粒(圖 4-2)，顆粒粒徑 在 0.074mm 以下(200 號篩以下)為細顆粒(圖 4-3)，由分類可分類為粉土 質或低塑性黏土。
圖4-1 岩塊(顆粒粒徑大於 4 號篩以上)
圖 4-2 粗顆粒(顆粒粒徑在 4 號篩與 200 號篩之間)
107
圖 4-3 細顆粒(顆粒粒徑在 200 號篩以下)
一般物理性質試驗結果(附錄 D)得到板岩比重為 2.76、飽和含水量 0.25%、孔隙比 0.00702，表 4-1；基質材料(表 4-2)比重 2.70、液性限度 39.88%、塑性限度 29.56%、塑性指數 10.32%，細顆粒可分類為低塑性粉土 (ML)。
表4-1 板岩一般物理性質試驗結果
項目 比重Gs 飽和含水量(%) 孔隙比e
組數 3 3 3
平均值 2.76 0.25 0.00702
標準差 0.0125 0.0235 0.000605
表4-2 基質土壤一般物理性質試驗結果
項目 比重 Gs 液性限度LL(%) 塑性限度 PL (%) 塑性指數 PI (%)
組數 10 30 30 30
平均值 2.70 39.88 29.56 10.32 標準差 0.04 3.16 2.06 3.12
篩分析與比重計分析試驗結果如表 4-3、4-4、圖 4-4、4-5、4-6 與附錄 C。顆粒含量部分，除了試體編號 C-N204 岩塊含量 20.82%、基質土壤含量 79.18%，其他編號試體岩塊含量為 2.77%~8.74%之間、基質土壤含量 91.26%~97.23% ； 由 粒 徑 分 佈 曲 線 可 看 出 ， 有 效 粒 徑 D10 = 0.00102~0.0218mm 、 D60 = 0.1~2.42mm 、 D30 = 0.009~0.22mm 、 Cu = 84.75~406.86、Cc = 0.07~0.99，統一土壤分類法分類為粉土質砂(SM)。
109 C-N202 10.83 7.82 48.52 50.16 40.65 42.02 C-N203 3.92 2.77 48.95 49.54 47.12 47.69 C-N204 27.36 20.82 57.47 62.64 15.18 16.54 C-N205 10.10 7.26 48.06 49.58 41.84 43.16 C-N206 8.92 6.40 37.97 39.02 53.11 54.58 C-N207 12.06 8.74 54.44 56.50 33.50 34.76 C-N208 6.02 4.28 52.37 53.34 41.61 42.38
Coefficient of gradation,
Cc
土壤分類
C-N201 0.22 0.01018 0.00105 209.52 0.45 SM C-N202 0.72 0.0105 0.00215 334.88 0.07 SM
圖4-4 試體編號 C-N202~205((有效應力 1kg/cm2 )粒徑分佈曲線
111
圖4-5 試體編號 C-N201、206、207 (有效應力 2kg/cm2 )粒徑分佈曲線
圖4-6 試體編號 C-N208~210 (有效應力 3kg/cm2 )粒徑分佈曲線
113
灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)材料內岩塊顆粒大小與形狀，利用篩分析
（4 號篩以上）過後顆粒材料加以分析。典型的岩塊顆粒形狀有三種：
1. 形狀 A(近似次圓粒狀)：此類型顆粒形狀為不規則的多邊形，近似次圓 粒狀(subrounded)，長短軸比約在 0.6~1.8(圖 4-7，shape A)。
2. 形狀 B(圓粒狀)：此類型顆粒形狀近似圓粒狀(rounded)，長短軸比約為 1。
(圖 4-7，shape B)
3. 形狀 C(似片狀次稜角狀)：此類型顆粒邊緣為不規則角狀，形狀近似片狀 或次稜角狀(subangular)，長短軸比約為 3.25~1.25。(圖 4-7，shape C)
圖4-7 灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)材料內代表性岩塊形狀 A、B、C(a 為長 軸、b 為短軸、h 為厚度、d 為直徑)
觀察岩心表面與岩心端面顆粒排列與分佈情形後，可歸納灰色黏土夾 料編號C-N203、C-N204 與 C-N205。
2. 第二種岩塊分佈類型：觀察岩心表面(圖 4-10)可看出，岩心表面岩塊分
115
圖 4-8 岩心表面顆粒分佈狀況(第一種岩塊分佈類型)
圖4-9 岩心剖面顆粒分佈狀況(第一種岩塊分佈類型)
圖 4-10 岩心表面顆粒分佈狀況(第二種岩塊分佈類型)
圖4-11 岩心剖面顆粒分佈狀況(第二種岩塊分佈類型)
117
圖4-12 岩塊分佈示意圖(圖 C1 為第一種岩塊分佈類型、圖 C2 為第二種岩 塊分佈類型)
4-2 三軸壓密不排水試驗結果
本研究在 B-9 滑動體鑽探孔 N-2，深度 53~59 米之間，裁切試體編號 C-N201~C-N210 等 10 顆試體進行三軸壓密不排水試驗，試體長徑比控制在 2.5~3.0 之間，由篩分析所得到結果顯示，除了試體編號 C-N204 岩塊含量 20.82%、基質土壤含量 79.18%，其他編號試體岩塊含量為 2.77%~8.74%之 間、基質土壤含量91.26%~97.23%；試體比重為 2.64~2.76、飽和含水量 8.93%~16.42%、孔隙比 0.28~0.55。驗試體基本資料如表 4-5、4-6。
119
表4-6 三軸壓密不水試驗試體基本物性資料表 2
C-N201 N-2 55.65-55.85 2.69 16.42 0.51 C-N202 N-2 56.00-56.20 2.71 12.58 0.39 C-N203 N-2 56.17-56.35 2.72 15.99 0.55 C-N204 N-2 57.15-57.35 2.76 8.93 0.28 C-N205 N-2 58.30-58.50 2.72 9.29 0.30 C-N206 N-2 54.5-54.70 2.72 15.38 0.52 C-N207 N-2 54.70-54.90 2.64 13.41 0.47 C-N208 N-2 55.05-55.2 2.69 12.32 0.40 C-N209 N-2 55.25-55.45 2.70 14.95 0.48 C-N210 N-2 55.45-55.65 2.72 12.56 0.40
4-2-1 三軸壓密不排水試驗應力應變曲線
結果；圖4-13~4-17，附錄 C 示，除了編號 C-N202、C-N204、C-N205 之應 力應變曲線有明顯尖峰值外，其他試體在應變量達 20%時並無應變軟化的 現象，附錄C 之圖 C-12 為編號 C-C-N204 破壞後試體狀態，其破壞方式呈121 影響材料強度以及破壞的模式。可由Montrasio(1998)對 complex soil 材料行 為做的描述加以解釋，當試體的應變量持續增加，但試體內部岩塊並無互 相接觸的跡象，因此材料的破壞行為與型態由基質土壤所控制，呈現大肚
子的破壞形態；試體達到應變門檻值，材料內的岩塊開始互相接觸，當施
123
圖 4-13 應力應變與孔隙水壓變化曲線(圍壓 3kg/cm2 ，反水壓2kg/cm2)
圖 4-14 應力應變與孔隙水壓變化曲線(圍壓 2kg/cm2 ，反水壓1kg/cm2)
125
圖 4-15 應力應變與孔隙水壓變化曲線(圍壓 4kg/cm2 ，反水壓 3kg/cm2)
圖 4-16 應力應變與孔隙水壓變化曲線(圍壓 4kg/cm2，反水壓 2 kg/cm2)
127
圖4-17 應力應變與孔隙水壓變化曲線(圍壓 5kg/cm2，反水壓 2 kg/cm2)
圖4-18 顆粒材料含量類似之應力應變曲線
129
4-2-2 三軸壓密不排水試驗孔隙水壓變化曲線
三軸壓密不排水試驗在剪動過程中，孔隙水壓力會隨著軸向應變增加 而增加或減小。圖 4-19 為試體 C-N204、CN205 在圍壓 4kg/cm2、反水壓 3kg/cm2的應力狀態下孔隙水壓變化的趨勢；圖4-20 為試體 C-N201、C-N206 與 C-N207 在圍壓 4kg/cm2、反水壓 2kg/cm2的應力狀態下孔隙水壓變化的 趨勢；圖4-21 為試體 C-N208、C-N209 與 C-N210 在圍壓 4kg/cm2、反水壓 2kg/cm2之應力狀態下孔隙水壓變化的趨勢。由圖 4-19、4-20、4-21，可看 出材料在受剪時孔隙水壓變化有相同的趨勢，受剪初期，孔隙水壓隨應變 量增加而增加，當應變量達到某一個極限值時，受到剪脹作用而導致孔隙 水壓隨著應變量增加而減少，此現象類似緊密砂或過壓密黏土的材料行為。
圖4-19 孔隙水壓變化曲線(圍壓 4kg/cm2，反水壓3kg/cm2)
131
圖4-20 孔隙水壓變化曲線(圍壓 4kg/cm2 ，反水壓2kg/cm2)
圖 4-21 孔隙水壓變化曲線(圍壓 5kg/cm，反水壓 3kg/cm2)
133
4-2-3 剪力波試驗結果
三軸壓密不排水試驗過程中分別在試體達到飽和與試體壓密完成階段 進行剪力波速的量測，量測結果只有編號C-N203 與 C-N209 具有明顯的波 形可供辨識剪力波到達的時間，圖4-22 與 4-23 為剪力波波形，紅色圈圈表 示剪力波到達的時間，分別為0.001128sec 與 0.000937sec，利用公式：
t
顯，無法判釋，推測是由於試體內部岩塊、粗細顆粒的形狀、排列與分佈
C-N203 0.001128 132.54 C-N209 0.000937 178.44
135
圖4-22 剪力波試驗結果(C-N203 56.17-56.35 有效側向壓力 1kg/cm2)
圖4-23 剪力波試驗結果（C-N209 55.25-55.45 有效側向壓力 3kg/cm2）
4-2-4 三軸壓密不排水試驗剪力強度參數
由三軸壓密不排水試驗結果，以 p’為 X 軸座標，q’為 Y 軸座標，可繪 出p’q’圖(如圖 4-24)，可得修正破壞包絡線(Kf line)，利用 Lambe (1964)所 推導的破壞包絡線與修正破壞包絡線關係公式，可推求出材料凝聚力 (c)=0.13 kg/cm2，有效摩擦角(Φ’)=26.74° 。
圖4-24 三軸壓密不排水試驗 p’q’圖
137
觀察試體表面岩塊排列方式如圖(圖 4-25、26、27、28)，大致上為本文 結果得知，除了試體 C-N202、C-N204、C-N205 有尖峰強度外，其餘試體 應變量超過20%時仍無應變軟化的現象。
139
應變量增加，岩塊開始提供強度，當施加應力高於岩塊彼此摩擦強度時，
形成滑動面，反應在應力應變曲線上，具有尖峰強度，破壞應變較低。而 試體C-N205，岩塊含量低(7.26%)，但岩塊排列方式具有方向性，且集中於 試體某一處。應變量增加時，岩塊彼此接觸，反應在應力應變曲線上，具 有尖峰強度。另外試體C-N203 之應力應變曲線並無應變軟化之現象，推估 雖然岩塊排列方式具有方向性，但岩塊含量低(2.77%)，分佈也較不集中，
岩塊分佈較為平均，岩塊之間充滿基質土壤，試體變形時，岩塊之間的基 質土壤有足夠空間向軸向與側向變形，導致無明顯尖峰強度。
因此本文推估，岩塊的排列方式以及岩塊在應變量增加時是否有接 觸，會影響材料的強度與破壞的模式，此結果與 Montrasio(1998)提出混合 土的三種力學模型相似。。
140
圖4-25 試體 C-N201、C-N202、C-N203 岩塊排列狀況與試體破壞情形
141
圖4-26 試體 C-N204、C-N205、C-N206 岩塊排列狀況與試體破壞情形
142
圖4-27 試體 C-N207、C-N208、C-N209 岩塊排列狀況與試體破壞情形
143
圖4-28 試體 C-N210 岩塊排列狀況與試體破壞情形
4-3-2 顆粒分佈與材料強度關係
Marsal(1969)認為試體直徑 D 與顆粒最大粒徑 dmax之比值小於6 時，尺 寸效應會有明顯之影響，本研究材料試體直徑約在6.1cm，最大顆粒粒徑在 2cm 左右或更小，考慮岩塊含量偏低，為懸浮在基質土壤中的分佈型態，
本文認為尺寸效應的影響應該不大。
圖 4-29 為岩塊含量與軸差應力關係圖，可看出隨著岩塊含量的增加，
材料強度無明顯上升或下降的趨勢；圖 4-30 為粗、細顆粒的比例(f)與軸差 應力的關係圖，可看出粗顆粒含量的增加，材料強度有下降的趨勢，反之，
隨著細顆粒含量的增加，材料強度有上升的趨勢。推測造成此現象，係因 細顆粒可承受之應變量較大，而粗顆粒可提供材料強度，因此當應變量大 於20%時，軸向壓力仍持續增加。
由於試驗組數不足且顆粒含量比例無法控制，因此研究中只能大略看 出顆粒含量與材料強度的趨勢。
145
圖4-29 岩塊含量與軸差應力關係
147
圖4-30 f 與軸差應力關係(f 為粗顆粒與細顆粒比例)
羅文驤(2007)研究梨山崩積體 B-9 滑動體的類併構岩（板岩夾黏土）材 料，指出隨著岩塊含量的增加，試體強度也會增加，圖4-31。本研究經由 三軸壓密不排水試驗結果後發現，岩塊含量與試體強度並沒有明確的關 係，基質土壤內顆粒比例與分佈是主要影響材料強度的因子，因此推估在 岩塊含量10%以下時，材料的行為由基質土壤所控制。
圖4-31 岩塊分佈與軸差應力關係圖(羅文驤，2007)
149
4-3-3 室內與現地剪力波速比較
圖 4-32，為黃玉麟(2006)在梨山崩坍地 B-9 滑動體 N-1 使用 P-S Logging 所量測的現地波速結果，其中灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)之 P 波與 S 波分 別為，1219.5~1428.6m/s 與 595.6~724.9m/s；室內波速係利用剪力波元件進 行量測，結果如表4-12，S 波波速為 132.54 與 178.44 m/s。
比較室內與現地剪力波速的差異，推估是由於量測尺寸的差異所造 成。現地剪力波所量測到的範圍比室內所量測到的範圍廣，由圖4-33 與圖 4-34，可比較現地岩體所含岩塊尺寸及含量與室內試體所含岩塊尺寸，可知 現地岩塊尺寸比室內岩塊尺寸大，甚至大很多，另外現地岩塊與基質土壤 含量也比室內岩塊與基質土壤含量多，因而造成剪力波速的差異；再者，
鑽探取樣所造成的擾動與岩心解壓作用，皆會對室內試體之剪力波速造成 影響。
圖4-32 現地 P-S 波波速資料與岩心判釋比對結果(黃玉麟，2006)
表4-12 室內剪力波速量測資料表(試體 C-N203 與 C-N209)
試體編號
剪力波到達時間 (sec)
剪力波速 (m/sec)
C-N203 0.001128 132.54 C-N209 0.000937 178.44
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圖 4-33 孔 N-1 深度 26~27m 岩心照片
圖4-34 C-N203 與 C-N209 試體照片
4-3-4 試驗結果與過去研究比較
153