邊坡穩定分析正確性之探討

程式於分析的過程中，可分為圓弧及非圓弧破壞二種不同的破壞 模式。以夯實度90%，含水量為 OMC 之回填土層為例。邊坡於常時 的狀態下，非圓弧分析之安全係數為 1.57（圖 4.36），圓弧分析之安 全係數為 1.55（圖 4.37），顯示不同的分析模式，安全係數具有顯著 之差異。

傳統暴雨分析模式，係假設地下水位抬升，土壤強度參數維持 不變的狀態下進行分析。同樣以夯實度90%，含水量為 OMC 之回填 土層為例，從圓弧破壞模式進行分析的結果得知，當回填土層受雨水 浸潤 4 小時、12 時及 24 小時後，由於土壤 c*、φ的折減，導致安全 係數分別降為 0.67、0.35 及 0.33（c*、φ的變化與安全係數的折減關 係可參閱表 4.15）。以傳統方式進行分析時，安全係數高達 1.48，如 圖 4.38～圖 4.41 所示（詳細分析結果參見附錄 I 與附錄 II）。二者相 較之下，傳統分析模式明顯高估邊坡於降雨時之安全係數，此一現象 對於邊坡工程於設計、分析時，必會造成相當大之影響。

由試驗結果得知，傳統暴雨分析只考慮地下水位，而忽略不飽土 壤浸水強度折減之影響，進而造成分析時高估安全係數，且c*值的 變化對於安全係數之影響明顯高於φ值。故暴雨分析時應考量不飽和 土層浸水強度之變化且注意不同分析模式安全係係數之差異性。

表4.15 夯實度為 90%、含水量為 OMC 時，c*、φ的變化與安全係數 的折減關係

c*值折減幅度 φ值折減幅度 F.S 值折減幅度

浸水4hr 79% 27% 75%

浸水12hr 98% 34% 76%

浸水24hr 100% 30% 78%

4.2.2 浸水對邊坡穩定安全係數之影響

如圖 4.42 及圖 4.43 所示，假設邊坡浸潤延時 4 小時，回填層受 雨水浸潤之影響以致強度折減，且地下水位尚未抬升的情況下，以夯 實度為85%、含水量為 OMC 之填土邊坡為例，其分析求得之安全係 數僅為 0.38。與常時之安全係數 1.83 相比較，折減幅度達 79%。至 於夯實度為95%、含水量為 OMC 之填土邊坡其安全係數為 1.21，與 常時1.97 相比較之下，折減幅度則僅有 39%。

如圖 4.44 及圖 4.45 所示，當降雨延時提高至 24 小時，夯實度為 85%、含水量為 OMC 之填土邊坡其安全係數僅為 0.27。與常時相較，

折減幅度為85%。至於夯實度 95%、OMC 之填土邊坡其安全係數為 0.22，與常時相較，折減幅度亦高達 81%。

依據上述之分析結果得知，土層強度參數隨降雨延時之增加而下 降，即使地下水位尚未提升，但對於邊坡整體之安全係數己造成大幅 的影響。因此，降雨對於不飽和土壤剪力強度參數造成之弱化情形不 容小覷，顯示不飽和夯實填築邊坡之穩定性與回填土層之剪力強度有 高度的相關性。此外，當土壤夯實度較高時，於降雨初期之安全係數 折減幅度較小，但於長時間的降雨影響之下，夯實度不論高低，其安 全係數均產生嚴重之折減，提高夯實度對於邊坡穩定並無決定性之影

響。此一現象指出，回填層之夯實度不足且於短期暴雨的狀態下，對 於坡體之穩定可產生相當大的影響。

圖4.36 邊坡常時，夯實度 90%、OMC 之非圓弧破壞分析

FS=1.57

圖 4.37 邊坡常時，夯實度 90%、OMC 之圓弧破壞分析

圖4.38 邊坡浸潤 4hr，夯實度 90%、OMC 之圓弧破壞分析

FS=1.55

FS=0.67

圖 4.39 邊坡浸潤 12hr，夯實度 90%、OMC 之圓弧破壞分析

圖 4.40 邊坡浸潤 24hr，夯實度 90%、OMC 之圓弧破壞分析

FS=0.35

FS=0.33

圖 4.41 邊坡傳統暴雨模式，夯實度 90%、OMC 之圓弧破壞分析

圖4.42 邊坡浸潤 4hr，夯實度 85%、OMC 之圓弧破壞分析

FS=1.48

FS=0.38

圖4.43 邊坡浸潤 4hr，夯實度 95%、OMC 之圓弧破壞分析

圖 4.44 邊坡浸潤 24hr，夯實度 85%、OMC 之圓弧破壞分析

FS=1.21

FS=0.27

圖 4.45 邊坡浸潤 24hr，夯實度 95%、OMC 之圓弧破壞分析

FS=0.22