降雨入滲之滲流機制(Seepage Flow Mechanism)

性。研究結果顯示，在不同之試驗條件下，所有加勁邊坡模型均產生 通過坡趾之明顯破壞面，其形狀可用圓弧、對數螺線或雙線性予以配 適(fitting)，與使用極限平衡法之分析結果近似。所不同者在於離心模 型之破壞起始於破壞面之中點而非極限平衡法所預測之坡趾。試驗結 果亦顯示加勁材之間距對破壞面之位置並無影響，且不論填築土料之 密度及加勁材之強度，破壞面之位置均差異不大。破壞時坡頂產生之 沈陷則係由填築土料之性質控制，與加勁材之間距及強度無關。

中，逐漸抵達地下位面或棲止於阻水層(aquiclude)之上形成局部飽和 區，長期影響下造成地下水位之上升(Abramson et al., 2002)。

如圖2.5 所示，邊坡地層中若存在阻水層，則隨著暴雨降雨量之 增加及入滲，不飽和土壤可迅速趨近飽和，平行於地層地下水之累 積，可造成孔隙水壓之突然增加，降低土壤剪力強度，使邊坡產生淺 層失穩之現象(Abramson et al., 2002)。前人研究顯示，滲流可因地層 性質之變化影響而集中於邊坡中任何地點，進而導致邊坡之破壞。影 響因素包括岩土界面形狀、邊坡地形起伏、岩土滲透係數之變化，以 及邊坡之人為變更等。邊坡包含特殊地層如崩積層時必須考量其所可 能產生之引水或排水作用，以及因此而引致之邊坡後續穩定影響。地 面乾濕交替產生之收縮裂縫，以及局部低滲透性地層阻水效應引致之 棲止水(perched water)變化等均為導致淺層邊坡破壞之主要因素(Day, 1996; Abramson et al., 2002)

圖2.5 棲止水變化導致之邊坡淺層破壞 (Abramson et al., 2002)

陳漢平(2003)利用 STABL 與 ABAQUS 程式，對降雨入滲進行 模擬，分析因素包括降雨強度、降雨延時、土壤之滲透性，邊坡之坡 度等。研究結果說明各因素之影響如次：

1. 降雨強度：

水壓增加可能使邊坡表面產生塑性區，造成邊坡的不穩定。

2. 降雨延時：

由於水壓快速上昇，入滲之水無法排除，故隨著延時之增加，當 水壓超過土壤所能容許之水壓後，邊坡即會發生破壞。此時降雨 強度與降雨延時有一相乘之關係，類似邊坡之入滲容量(infiltration capacity)，故延時越久，破壞所需之降雨強度就越低，而當延時越 短，所需之強度就越高。

3. 土壤滲透性：

土壤之滲透性相異，雨水入滲的速率亦不相同，而入滲速率之快 慢，會對水壓傳遞之時間有很大之影響。在相同之水力坡降下，

當土壤滲透係數越低，所需平衡或破壞之時間就越長；反之當滲 透係數越大，平衡或破壞的時間就越短。

4. 邊坡坡度：

當坡度越緩，入滲所增加之水壓越多，反之當坡度越陡，水壓越 不易入滲。

呂明杰(2004)以有限元素程式 SEEP/W 模擬探討均勻細砂、砂土 質壤土、粉土質粘土及龍潭紅土等四種未飽和土壤邊坡之降雨入滲行 為。分析結果顯示未飽和土壤邊坡入滲行為受到土壤滲透性之影響，

當土壤之滲透性於未飽和時之滲透係數較高者，則土壤於未飽和狀態 下之入滲速度較快，使得降雨入滲之影響區域較大。若土壤之滲透性 於未飽和時之滲透係數較低者，則結果相反。

探討坡面降雨入滲之行為，呂明杰(2004)指出土壤於未飽和時所 對應之滲透係數較高者如砂土質壤土，坡面入滲水流會影響坡頂處之 滲入水流，使坡頂接近坡面處之向下入滲水流受到一側向力而改變其 滲流方向，形成部份水流向遠離坡面方向流動。由此可知，當土壤於 未飽和狀態時其滲透性較佳者，坡面入滲對於邊坡整體入滲具有重要 之影響。

呂明杰(2004)亦發現不同滲透性之土壤邊坡其滲流速度均隨降 雨強度之增加而增加，惟當降雨強度大於土壤之飽和滲透係數時，不 同降雨強度於相同時間所得到之滲流速度皆相同。由此可知，當土壤 邊坡承受之降雨強度大於其飽和滲透係數時，邊坡表面入滲行為即由 飽和滲透係數控制，使其滲流速度不受降雨強度變化之影響，惟其分 析之邊坡皆假設為均質狀況，未進行互層土層之分析，此與實際自然 狀態下土壤邊坡之情形未盡相同。

王瀚衛(2004)以有限元素程式 SEEP/W 及 SLOPE/W 探討降雨及 入滲對均質邊坡穩定之效應，結論說明雨水入滲時，低滲透性土坡之 穩定幾無影響，對中滲透性土坡，則可在表層形成一浸潤層，而使安 全係數大幅降低，且其趨勢並未隨時間停止。對高滲透性土坡而言，

安全係數隨著降雨之發生而下降，但經過一段時間之後，安全係數即 趨近定值不再下降。