第二章 文獻回顧
2.2 受地下水影響之順向坡
2.2.2 裂隙水對邊坡穩定性的影響
圖 2.3 忠治地區邊坡類型(林錫宏,個人通訊,2016)
2.2.2 裂隙水對邊坡穩定性的影響
洪如江(2007)曾提到地下水號稱坍方(山崩)的第一號大凶手。地下水所產 生的負面影響主要有五點:
1. 水壓作用於垂直裂縫(節理或張裂縫),將岩坡或土坡推向下方。
2. 上頂力作用於潛在滑動面,降低了該面的剪阻力。
3. 對頁狀結構之礦物(由其是黏土礦物)產生潤滑作用。
4. 溶解砂岩中的膠結物質。
5. 其他物理化學作用,降低岩體或土體之力學強度。
當岩體中存在裂隙,降雨時地下水會在岩體中的裂隙滲流,通常裂隙寬度很小,
因此地下水在岩體中的滲流是緩慢的,倘若彼此相連通的裂隙堵塞,而降雨產生的 地下水一直進行補注,則會使裂隙水產生水壓(Selby,1993)(圖 2.4)。而相較於
動,地下水位將較土壤邊坡高且產生較大之水壓力。
當岩石邊坡有鉛直張裂縫時(圖 2.5),充滿於裂隙中之地下水會對岩石塊體 造成不利邊坡穩定性之水壓力,Hoek and Bray 以安全係數之方式表示邊坡穩定性
(式2.2-1),其定義為抵抗下滑力與驅動下滑力比值。若地下水面高於張裂縫及滑 動面,會使塊體受到側向及向上水壓力,對於邊坡穩定性造成不利之影響。地下水 壓分布則與滑動面、張裂縫位態,及地下水位分布有關(Wyllie and Mah,2004)。
黃韋凱等人(2016)針對新北市新店區平廣路平面型山崩進行調查和 PFC3D數值模 擬,進行崩塌歷程之探討。研究區域坡體張力裂隙分布甚廣,進行崩塌機制分析後,
瞭解降雨時除了與水由坡面入滲土層,可能也會沿著岩土交界面,使地下水位線也 因降雨之補注逐漸上揚終使風化層飽和,風化層先沿著岩土交界面發生滑動,接著 滑動塊體使下方含弱面之粗窟層砂岩夾硬頁岩組產生牽引式破壞。
以實際監測資料進行之研究則有Xu(2016)在四川中江垮梁子地滑區域布設 雨量計、水壓計、水位計和GPS 測站,監測降雨事件及分析其對邊坡運動的影響。
評估邊坡穩定的安全係數時,將地下水位上升在張裂縫造成的側推力及滑動面造 成的上揚力納入公式。事件之監測資料顯示地下水位隨雨量上升而升高,隨之求得 的安全係數在強降雨事件中小於1.0,表示邊坡處於不穩定狀態,監測之坡體變形 速率也的確上升,因此可以證明地下水位上升對於邊坡穩定性之不利影響。
圖 2.4 地下水存在於節理岩體中,若節理堵塞其安全係數將會下降(Selby,
1993)
圖 2.5 平面型滑動之幾何(a)張裂縫發展於冠部(b)張裂縫發展於坡腹.
(Wyllie and Mah,2004)
………(式 2.2-1)
其中
W =滑動塊體重(N)
U =向上水壓力(N)
V =側向水壓力(N)
=滑動面傾角 =摩擦角