不同地物量測法於博愛校區之應用

為能夠得到試驗場址的地質性質，作為頻估表面波震測結果的基 礎，本研究採用鑽探及常用的地球物理方法進行地層探測，以下將介 紹於博愛校區所執行之不同地球物理及其結果。

5.2.1 地電阻探測

地電阻探測主要施測原理在於給予一探測物質外部電流極電

壓，利用佈設電位極接收電流流動過程中某些點位的電勢能差值，由 此 電 勢 能 差 值 及 輸 入 電 流 可 以 計 算 地 質 之 視 電 阻 率 (apparent resistivity)，若為均質材料，則為真實電阻率，若否則代表某種影響 深度內之權重平均值。施測時按不同的空間解析目的可以不同電極排 列方法進行並在同一種電極排列方法，改變電極間距施測，可以得到 不同影響深度的視電阻率(apparent resistivity)，資料需透過反算分析 得到代表非均質材料地質的電阻率及厚度分布(Koefoed, 1979)，依施 測 時 電 極 之 佈 設 方 式 可 分 為 以 下 幾 類 ： (1) Dipole-Dipole ； (2) Pole-Dipole；(3) Pole-Pole；(4) Wenner；(5) Wenner-Schlumberger。

見圖 5.3。

5.2.1.1 測線位置與施測參數

測線 1-1 位於交大博愛校區操場升旗台前，展距長 220 公尺，其 中鑽孔位於測線 77.5 公尺。Wenner 於測線 1-1 進行施測，最小單位 電極間距 a 等於 5 公尺，測深參數設為 1~10 用於瞭解深度小於 30 公 尺以上電阻率分佈性質；測線 1-1 的起點在東南側;終點在西北側靠近 校區圍牆。表 3.4 交大博愛校區測線 1-1 施測參數

表 5.1 交大博愛校區測線 1 施測參數

測線名稱 測線 1-1

測線方向 N30°W

電極間距,m 5

電極數目 45

測線展距,m 220

施測方式 Wenner

(248101,2743360) 測線(起/終

點)座標 (247971,2743540)

5.2.1.2 試驗結果

於測線 77.5 公尺處，深度 6 公尺以上，電阻率值等於 50 ohm-m，

6~28 公尺電阻率值等於 100 ohm-m 以上，80~120 公尺電阻率界面有 稍微往下傾斜趨勢，測線 120 公尺電阻率界面出現急劇降低。測線東 南 方 ， 深 度 6~13.5 公 尺 之 處 ， 影 像 剖 面 顯 示 高 電 阻 率 區 域 90 ohm-m~150 ohm-m，見圖 5.4 虛線方框；高電阻率區往西北方向厚度 明顯向下增加達 20 公尺；其中於測線 120 公尺位置，接近地表之電 阻率界面深度降至 12 公尺。測線 80 公尺，深度 28 公尺以下，深度 愈深，電阻率減少至 50 ohm-m，見圖 5.4 點線位置。

5.2.2 折射震測

折測震測法係藉由爆炸或衝擊產生人造震波，波傳至地下地層，

因地層間速度不同，震波於層面處，依司涅爾(Snell)定律發生折射現 象返回地表，經埋設於地表之受波器接收，折射波在震波記錄上表現 為初達波。初達波因係第一個訊號，其到達時間很容易挑取，根據其 時間距離關係（通稱走時曲線），以求出地層之構造。

根據於交通大學博愛校區的鑽探資料初判，博愛校區下方承載層 於 BH1 和 BH2 間有一明顯的高度落差。藉由折射震測描繪地下不連 續面的能力及提供地層實體波波速特性，本論文於交通大學博愛校區 配置兩條折射測線，如圖 5.2 所示。並彙整兩條測線的二維波速影像

剖面，觀察高速帶與低速帶的分布，並與本論文他種施測之方法所呈 現的資料進行互相較合，

5.2.2.1 試驗原理

折射法是用以探測岩盤深度的方法之ㄧ，尤其當岩盤深度少於 30 米的地層。該法需要一震源:鐵鎚是用在岩盤深度少於 15 米的區 域，重錘或是炸葯使用在深度達 30 米之區域。震源產生的震波穿透 承載層並沿著岩盤界面前進，並持續地散射振波回傳至地表面由受波 器收錄訊號。折射法分別利用實體波之壓縮(P-wave)和剪力波(S-wave) 作為施測的依據，其中以壓縮波折射法最常被採用，但其施測的主要 限制是無法辨別高速層下方之低速層。

5.2.2.2 測線位置與施測參數

本研究於交大博愛校區配置兩條側線，如圖 5.2 所示，測線一起 點從校區東側圍牆(E90W)延伸至校區操場上，測線總長度 345m。鑽 孔 BH2 位於本測線起點側邊 10m 處，由附錄(一)所提供的鑽探資料，

BH2 的承載層的深度約 5.9m 深。測線二起點從操場之東南側延伸至 操場之西北側，測線總長 115m。鑽孔 BH1 位於本測線中點位置，鑽 孔位置距離測線 2m 處。如圖 5.2。由附錄(二)所提供的鑽探資料，BH1 的承載層(SPT N Value>50)的深度約在 15.8m，該孔的地下水位約地 下 14m 處。藉由鑽探資料的初判，兩孔間下方承載層有一高達 6m 的 落差，欲藉由折射震測對波速不連續面位置作一判釋，並與他種地物 試驗的成果相互較和，以提供一完整的博愛校區下方之地質波速結構

剖面。測線之施測參數與儀器配置如表 5.2 表 5.2 折射震測施測參數

測線名稱 測線一 測線二

測線方向 EW N30W

受波器間距/個數 5m/24 5m/24

測線長度 115m 115m

測線數目/總長度 3/345m 1/115m

炸點位置 11 點法 9 點法

5.2.2.3 試驗結果

接合測線一與測線二之折射震測資料，所繪製的二维 P 波波速剖 面，見圖 5.5。該波速剖面顯示，測線一下方地層波速 1500m/s，約 在深度 10m 的位置;測線二下方地層波速 1500m/s，約在深度 16m 的 位置;根據測線ㄧ往測線二方向延伸之波速分層的結果，下方高速層 深度落差達 6m，有一傾向下的地層分布。配合地質鑽探資料，BH2 的承載層約位於地下 15.8m 的位置，與折射震測資料相比;有一相似 的趨勢;測線一下方高速層約在 10m 的位置，BH1 的地質鑽探資料比 對具有其誤差，應是受到地層解析度不佳的影響，其空間解析度與受 波器間距有關，本研究目前所使用之受波器間距為 5m，若要提高測 線依之解析度，必須調整受波器間距。

5.2.3 孔內波速量測

於交大博愛校區生科所前方升旗台旁施作下孔震測以獲的孔內 的剪力速剖面，與現地施測非破壞性的表面波震測法所獲的地剪力波 速作為互相參考的資料，以了解地下土層波速的分布，並和鑽探資料 比對，更清了解地下分層及地球物理方法的準確性。

5.2.3.1 試驗原理

下孔式震測試驗(孔內波速量測)所需之設備包括震源、孔內受波 器、震測儀，將孔內受波器置於不同深度位置並固定於孔壁，由震源 在鑽孔上方激發一震波，並啟動震測儀紀錄受波器之震波訊號，由各 深度受波器之震波訊號可分析震波由震源孔傳達至受波器孔之走 時，據以決定地層之波速變化，震源位置通常距離孔口約 3m~5m，

以降低管波之影響。如圖 5.6 示。孔內受波器包含 3 各向度(X-Y-Z 軸) 方向地音接收器，2 個正交的水平向地音接收器接收到達的剪力波 (S-Wave)，垂直向的地音接收器接收大達的壓縮波(P-Wave)，見圖 5.7，在量測的每ㄧ個階段都需要和孔璧束制良好使得受波器和孔壁 接合在一起，以獲的良好的震波資料。除了震源至受波器之直達波，

若地層存在阻抗不連續面，受波器亦可記錄其反射波，由反射訊號可 決定阻抗不連續面之位置。

5.2.3.2 下孔震測施做參數設定

博愛校區生科所前方升旗台右側鑽孔 BH2 於不同方位，共施作 3 組下孔孔內波速量測，施測參數如表 5.3,測區現場配置簡圖如圖 5.8，

敲擊方式如圖 5.9、5.10、5.11、5.12。

表 5.3 下孔震測施測參數

組別 施作深度 施作間距 炸點與鑽孔距離 取樣時間 震源方位

6 series -1 ~ -17m 0.5m 3m 50μs NW30°

7 series -1 ~ -17m 0.5m 3m 25μs SW60°

8 series -1 ~ -17m 0.5m 3m 25μs NW30°

5.2.3.3 試驗結果

見附錄三，附錄內包含三組不同方位之震測資料;疊合左右敲擊 後之初達波選取圖與波速剖面;其中圖上 H1、H2 表示兩水平向感測 器所收錄的震波歷時，V 表示垂直向受波器收錄之震波歷時。

震源從地表產生震波值達到接收器的時間會因土層的彈性模數 不同而改變波速的快慢，而該初達波的時間是由震源直達接收器所收 錄的時間，需將直達波的走時修正成平行管壁的走時，再做剪力波速 的回歸分析以得該孔周圍小範圍的垂直向剪力波速剖面。

見附錄三，不同方位之 H1 與 H2 之剪力波速度剖面圖，兩者間 存在著相當大的差異性，初步判斷是受到初達波選取時間點之錯誤;

當震波訊號品質不佳，左右敲擊後之重疊波型沒有出現正反向之現 象，就難以有效的挑選初達波;此外，受波器取樣間距很小(0.5m)，當 上下兩點的初達波時間選取發生錯誤，時間點的細微差異就造成波速 分析產生很大的影響，形成不佳的波速剖面分析。為了了解下孔震測 所挑選之初達波時間的可靠性，將以表面波震測佈設在孔位附近之測 線所反算之一维剪力波速，當作下孔震測所獲得的波速剖面，以反推 震波之初達時間，與人工挑選之時間點比對，並比較其差異性。詳細 見 5.3.2。