邊坡坡角對於承載行為與破壞機制之影響

圖 5. 13 為基腳位於水平地表及不同邊坡坡角坡緣，各承載試驗 裂縫成長之示意圖。圖中各示意圖由承載試驗過程較為清晰照片所繪 出，如基腳置於水平地表基礎以試體 No.0°-1 為代表、基腳置於 10 度邊坡坡緣者以試體 No.10°-1 為代表、基腳置於 20 度邊坡坡緣者以 試體 No.20°-2 為代表，及基腳置於 30 度邊坡坡緣者以試體 No.30°-1 為代表。邊坡角度對於膠結不良砂岩淺基礎承載行為影響，依各承載 階段說明如下：

於直線階段中，各試驗條件下基礎皆因剛性基腳兩側之承載應力 集中而產生初始裂縫。水平地表試驗條件下兩側初始裂縫略為對稱生 長，並且在此階段中有新裂縫產生，隨承載荷重增加，10 度邊坡之 水平側初始裂縫擴展較 20 及 30 度邊坡者明顯延伸；20 及 30 度邊坡 則可明顯觀察到初始裂縫的生長受到邊坡因素影響而著重於邊坡側 的發展。

於非線性階段中，水平地表條件者兩側裂縫隨承載荷重增加略為 對稱性擴展，而邊坡條件下之裂縫發展皆受到邊坡因素所影響，隨坡 角增加裂縫傾向邊坡側發展之趨勢更為明顯。水平側裂縫的發展，10 度邊坡較 20 與 30 度邊坡明顯。在此階段中後期，水平地表條件下兩 側之初始裂縫受到主動區傳遞承載荷重推擠漸進開始轉折朝地表面

方向發展，而邊坡條件下因缺少邊坡側之側向支撐，基礎破壞朝向邊 坡側發展，因此水平側裂縫隨坡角增大而受到主動區推擠力量減少，

初始裂縫並無產生轉折甚至減少伸長能量，如 30 度邊坡之水平側裂 縫無明顯生長。基腳下方網格變形也如同上述發展趨勢，隨坡角增大 其變形開始朝向邊坡側發展現象亦愈趨明顯。

於極限破壞狀態中，水平地表條件下兩側初始裂縫對稱形成破壞 滑動面而造成基礎承載破壞，但邊坡試驗條件者則僅於邊坡側產生被 動區滑動破壞。如圖 5. 13 顯示，直線段因基腳應力集中產生之初始 裂縫“A”，於水平地表、10 度及 20 度邊坡其裂縫“A”皆於此階段形成 破壞滑動面而產生基礎被動區，且受主動區傳遞之承載荷重推擠而滑 動。30 度邊坡之初始裂縫“A”延伸至坡面形成一小塊滑動體，隨後於 非線性階段產生的裂縫“B”伸展至坡面上形成破壞滑動面，隨者主動 區傳遞承載荷重增加而推擠滑動破壞。主動區網格變形由原本水平地 表條件下類似倒正三角形狀，隨坡角增大其漸變為傾向坡面之斜倒三 角形狀。基礎破壞歷程亦隨坡角增大，而顯得相對減少。

為進一步瞭解基礎破壞模態，本研究以 FLAC_SLOPE 假設膠結 不良砂岩為符合 Mohr-Coulomb 彈塑性材料以進行一系列數值分析。

數值分析結果(圖 5. 14)顯示，當邊坡坡緣受載時造成邊坡滑動極限破 壞時(即邊坡穩定分析安全因數=1)之極限承載荷重依各模擬條件

為：(1)10 度邊坡為 70MPa、(2)20 度邊坡為 46.5Mpa 及(3)30 度邊坡 為 39MPa，其數值模擬計算出之極限承載荷重皆遠高於試驗所得之極 限承載值，此結果可得知本邊坡淺基礎承載試驗為基礎承載破壞而非 邊坡滑動破壞。另外，圖中顯示 10 及 20 度邊坡試驗條件下基礎破壞 模式相近且為深層破壞，而 30 度條件者明顯與其它試驗條件結果不 同，呈現相對為淺層滑動破壞。

由上述模型承載試驗及數值模擬分析結果可觀察到坡角對承載 行為的影響，且本研究之 30 度邊坡之承載行為較不同於其它試驗條 件者。

圖 5. 13 各承載階段之基礎狀態示意圖，基腳分別置於(a)水平地表 (b)10°邊坡坡緣 (c)20°邊坡坡緣 (d) 30°邊坡坡緣

圖 5. 14 基礎發生邊坡滑動破壞狀態(a) 10°邊坡坡緣 (b) 20°邊坡坡 緣(c) 30°邊坡坡緣