本章先分別探討降雨引發陡坡及緩坡淺崩塌之類型與機制，再根 據其結果，推導降雨引發淺崩塌之充分條件，以供工程實務上判別坡 地發生崩塌之用。研究中，所謂陡坡(steep slope)，乃是指坡地坡度大 於內摩擦角而言，即α >φ'。相反地，若坡地之坡度小於內摩擦角，
也就是α <φ'，則稱為緩坡(mild slope)。
4.1 緩坡淺崩塌之探討
首先探討降雨引發緩坡淺崩塌之機制。有一坡度為23°之均勻土 層，土層厚度 zL= 250cm，土層下方為堅實不透水之土壤，地下水位 位於地表面下1.5 公尺處，即 zd=150 cm，土壤參數如表4.1 所示。
表 4.1 乃參考 Soil mechanics for unsaturated soils(1993)與 Classic groundwater simulations(1993)，所示之土壤為壤土(loam)，其性質介 於黏土(clay)與砂土(sand)之間。固定降雨強度 45 mm/hr，連續降雨8 小時，壓力水頭與破壞包絡線之模擬結果，如圖4.1 所示，其中，粗 線表示破壞包絡線。由第二章理論基礎可知，壓力水頭分佈線與破壞 包絡線相交處，即為破壞發生處。因此，此案例中，降雨停止後 16 小時，坡地發生破壞，且破壞處位於土層底部，如點a所示。此種破 壞乃是由於降雨入滲導致地下水位上升所產生。此外，若土壤之內摩 擦角增加至29.5° 時，在降雨情況與其他土壤參數皆不變之情況下，
坡地破壞模擬結果，如圖 4.1 所示。由圖 4.1 可知，若土壤內摩擦角
增加至29.5°時，則坡地不發生破壞。
4.2 陡坡淺崩塌之探討
接下來探討降雨引發陡坡淺崩塌之機制。有一坡度為32°之均勻 土層，其土層厚度 zL= 250cm，土層下方為堅實不透水之土壤，地下 水位位於地表面下 2 公尺處，即 zd=200 cm，土壤凝聚力為 8kpa， 其他土壤參數如表4.1。固定降雨強度 17.5 mm/hr，連續降雨6小時，
壓力水頭與破壞包絡線之模擬結果，如圖 4.2所示，其中，粗線表示 破壞包絡線。由圖4.2可知，降雨停止後7小時，坡地發生破壞，且 破壞處位於土層底部。如前一節所述，此種破壞乃是由於降雨入滲導 致地下水位上升所產生。此外，若土壤內摩擦角增加至 29.5°時，則 坡地不發生破壞。
由上述降雨引發陡坡與緩坡淺崩塌之探討可清楚發現，如圖 4.1 及圖4.2 所示，陡坡與緩坡破壞包絡線之斜率不同。緩坡破壞包絡線 之臨界壓力水頭皆大於零，因此坡地破壞不會發生在未飽和土壤處。
然而，由於陡坡破壞包絡線之斜率與緩坡相反，因此陡坡淺崩塌似乎 可能發生在壓力水頭為負值之未飽和土壤處。
考慮一坡度為 37°之均勻土層，其土層厚度zL= 170cm，土層下 方為堅硬且透水性良好之土壤(reference A. Tarantino, 2000)，地下水位 位於地表面下3公尺處，即 zd=300 cm，土壤參數如表 4.1。固定降
雨強度 45 mm/hr，連續降雨 8 小時，壓力水頭與破壞包絡線之模擬
結果，如圖 4.3 所示，其中，粗線表示破壞包絡線。由圖 4.3 可知，
降雨4小時後，開始產生窪蓄現象(ponding effect)。降雨 6.5 小時後，
坡地發生破壞，破壞深度約在地表下150cm處，如圖 4.3中b點所示。
此外，破壞處之壓力水頭約為 ψ =-35cm，也就是破壞發生在負壓力
因為入滲使得土壤虹吸(soil suction)變小，導致土壤抗剪強度減弱所 結論有所差異(Dietrich and Montgomery，1994)，顯示土壤凝聚力之重 要性。
破壞包絡線在土層底部之臨界壓力水頭ψB，由(2.18)式，可表示為