・有必要注意地滑地多位於陡峭山壁,同時也是民眾重要的生活場所。
・地滑區大多地下水豐富,經常是當地居民利用的水源。地下水排除工則可能對這 類地下水利用產生不良影響,因此有必要事前充分調查。
・另一方面,也有完成地下水排除工後地下水可作為農業用水、除雪用水、飲料水 等地區居民新型水利用案例,因此有必要充份調查地下水利用之可能性與地區民 眾需求狀況2)。
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3.2 地滑防止設施配置計畫
3.2.1 概說
策定地滑防止設施配置計畫,應基於地滑防止計畫(參照3.1),考量地滑規 模、發生與運動機制、保全對象之重要度、推估之災害程度等,防止地滑災害發生。
事前調查有時未必能瞭解地滑全貌,因此應依據之後所掌握資訊修正計畫。
此外,地滑防止工程施工期間及施工後應確認所實施工程是否如計畫地發揮效果,
必要時應修正計畫。
解說
地滑防止設施配置計畫為防止地滑災害,應基於地滑防止計畫(參照3.1),考 量地滑規模及發生與運動機制、保全對象之重要度、推估之災害程度等,充分檢討工法 特性,策定工法、施工位置、數量及施工順序等計畫。
地滑區很多時候是由相互關連而活動的複數運動塊體所組成。地滑防止設施之配置 應基於防止計畫,必要時配合運動塊體範圍、塊體之相互關係或安定度、保全對象之位 置及重要性,設定各塊體對策優先度,提升個別安定性,擬定可提升對象地滑地整體安 定性之計畫。此外,事前調查未必能瞭解地滑全貌,因此有時需依據後續調查,修正計 畫。
地滑防止工程施工期間及施工後有必要確認所實施工法是否發揮計畫預期效果。判 定工程效果,最好依據移動量等地滑現象進行評估。但地滑現象通常緩慢且大多因異常 氣象(豪雨、久雨、融雪等)而間歇性活動,因此,地滑現象消失後判定效果時應特別 小心注意。實施地滑防止工程結束時之判斷,必要時在工程已完工後仍須持續觀察數年,
確認無地滑所引致異常地層移動。
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3.2.2 邊坡穩定分析
地滑防止設施配置計畫應針對各地滑運動塊體,沿運動方向斷面實施邊坡穩定分析,
並基於其結果,決定可確保所定計畫安全率(P.Fs)之地滑防止工程工法及規模。
解説
穩定分析方法有依據應力的極限平衡、強調安定性之極限平衡法,及考量土壤應力與應 變關係之應力分析法。
極限平衡法最常見的是分割法(切片法),並因切片間力等假設條件差異發展出簡便法
(Fellenius 法)、Bishop 法、Janbu 法、Morgenstern-Price 法等方法3),4)。極限平衡法除了利 用主測線上的斷面進行二維安定分析之外,也有處理整個地滑塊體的三維穩定分析方法。三 維穩定解析法有Hovland 法5)、三維簡易 Janbu 法6)等。此外,也有進行沿複數測線之二維斷 面穩定分析且考量各斷面間寬而設定其權重的簡易三維評估方法7)。
應力分析法係根據對象之地滑不連續面的處理方式,分為有限元素法、個別元素法、剛 性彈簧模型等方法8)。
穩定分析最好針對地滑地特性(平面形狀、滑動面形狀、移動状況等),由上述方法選 擇適當的分析方法實施。過去較多人使用二維簡便法,計畫安全係數也是依據過去使用簡便 法所取得實績完成設定。
以下舉例說明簡便法。
簡便法係與Fellenius法(又稱為Sweden式分割法)相同形狀,原本主要用來處理圓弧性地 滑,由圓弧地滑迴轉中心相關的迴轉力距與阻抗力距之比例算出安全係數。但後來連非圓弧 地滑也適用該計算式,使用時只考量力的平衡。
=∑( ) ∙ tan∑ ′ ′ ∑ ・・・ (式3-1) Fs:安全係數
N:切片因重力所產生之法向力(kN/m) =W・cosθ
T:切片因重力所產生之之剪力(滑動力)(kN/m) =W・sinθ U:作用在切片上的孔隙水壓(kN/m)
l:切片之滑動面長度(m)
c’:滑動面之凝聚力(kN/m2) φ’:滑動面之内摩擦角(°)
W:切片重量(kN/m)
θ:滑動面切片部的傾斜角(°)
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圖3-1 簡便法模式圖 3.2.2.1 土力強度參數
邊坡穩定分析所使用之土力強度參數(滑動面凝聚力:c’、滑動面之内摩擦 角:φ’)應配合地滑型態與土壤條件,以取樣滑動面黏土進行土力試驗或由地滑滑 動狀態推估現狀安全係數、反推土力強度參數(逆算法)等最佳之方法設定之。
解說
設定土力強度參數的方法有①取樣滑動面黏土,進行土力試驗。②依據地滑活動狀 態推估現狀安全係數,反推土力強度參數(逆算法) 等。
以簡便法進行穩定計算時,若精密調查已清楚掌握滑動面深度、滑動體單位體積重 量、孔隙水壓,則可依下列(1)~(3)順序算出凝聚力(c’)與內摩擦角
(φ’)。
(1)設定現狀安全係數
應配合地滑移動狀況設定現狀安全係數(參照3.1.3)
(2)凝聚力(c’)之推估
推估凝聚力(c’)多依據土力試驗或對象地滑之最大層厚,應參考表 3-1。當地滑之最大鉛直層厚大於25m時,通常將c’設為 25kN/m2,但 不可只處理c’,最好連同對應c’的φ’也一起綜合判斷,探討其妥當性,
慎重決定之。又,當鉛直最大層厚小於5m時,應另行檢討研究。
(3)內磨擦角(φ’)之反推
(1)、(2)設定值帶入穩定分析式(式3-1),即可反推出內磨 擦角(φ’)。
依(1)~(3)順序算出凝聚力(c’)與内摩擦角(φ’),帶入 穩定分析式,檢討達成計畫安全係數所需防止工程內容
滑動面
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此外,土體單位體積重量使用18kN/m3,但有較多白砂或巨石、孔隙較 大地層或受熱液換質影響之地層,最好實施土力試驗決定之。
表3-1 最大垂直層厚與凝聚力
地滑土體之最大鉛直層厚(m) 凝聚力 c’
(kN/m2)
5 5
10 10
15 15
20 20
25 25
3.2.2.2 孔隙水壓
邊坡穩定分析所使用之孔隙水壓,應採用量測滑動面孔隙水壓方法之中最適當方法 測得之值。
孔隙水壓最好以直接孔隙水壓計等量測之。若難以施行,應以鑽探孔內地下水位取 代之。
解說
鑽探孔內地下水位若使用全面過濾孔,複數滯水層時有時會呈現不正確水位;透水 性差的土壤時,較慢產生地下水位變化。因此,最好以直接孔隙水壓計等量測孔隙水壓。
但若難以施行時,應以鑽探孔內之地下水位取代之。但即使這種狀況仍有必要配合 地滑水文地質構造,設置適當地下水位觀測孔,利用部分開孔的方式,在複數地下水帶 分布或有逸水層時,也能掌握作用在滑動面的地下水帶水位變動。
災害剛發生無法取得充分地下水觀測資料與數據時,可先依據鑽探掘進中的水位變 動或短期水位觀測結果進行穩定分析,擬定防止工計畫,等取得充分觀測數據,再適當 地修正地滑防止計畫。
一般而言,進行穩定分析可使用過去地下水位最高觀測值。確認地滑滑動時的地下 水位,則可利用滑動時的地下水位,以逆算法算出土力強度參數。
此外,Fellenius法在坡面陡峭時,有時(N-U)<0。此時當作(N-U)=0 計算。
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3.2.3 工法之選定
策定地滑防止設施配置計畫,應依據地滑防止計畫,掌握地滑規模及發生與運動機 制、保全對象重要度、推估災害程度與工法之經濟性等,單獨或適當地組合施作抑制工 與抑止工。
選定工法時應注意下列要點。
1)應合理搭配運用抑制工與抑止工各自之特性,規劃設置在適當地點。
2)地滑運動持續活躍時,原則上不先實施抑止工,而先以抑制工減緩其運動,待運動 停止後才引進抑止工。
3)考量施工期間及維護管理等總成本。
解說
地滑防止工與對策工,依其所具備機能之差異,大致可分為抑制工與抑止工。
抑制工・・・改變地滑地地形與地下水狀態等自然條件而改善滑動力、抵抗力 之間的平衡,使地滑運動停止或減緩之工法
抑止工・・・強化構造物所具備抵抗力、使部分或全部地滑運動停止之工法 一般常使用的地滑防止工分類如圖3-2所示。
圖3-2 地滑防止工之分類
施作地滑防止工應掌握地滑之素因與誘因,充分考量特別是降雨(融雪水)、地下 水與地滑運動之關聯性、地形與地質、地滑規模、運動型態、運動速度、保全對象、經 濟性(施工時期與維護管理等總成本)及優先順序等,選定適當之工法。原則上應先實 施詳細調查,掌握對象地滑特徵,然後再制定對策工施工計畫。
各現場的地滑特性不同,因此對策工無法以相同方法論之。以下說明聚焦地滑誘因、
滑動力的降低、抵抗力的強化、掌握地滑活動狀況、地滑規模及選擇適當對策工施工地 點等規劃地滑防止工時的注意要點。
(橫向排水工、集水井工、排水廊道等)
深基礎樁工
(明渠工、暗渠工、明暗渠工、橫向排水工等)
基樁工
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1) 地滑誘因(去除誘因)
去除地滑誘因一般而言是最有效的地滑防止對策。
多數自然發生之地滑,其誘因不外乎豪雨、久雨、融雪等導致地下水供給量 增加。因此,地表水排除工與地下水排除工成為地滑防止對策首選工法。
反之,人為行為成為地滑誘因時,有效對策工的做法是實施應急對策,讓形 成誘因之狀況恢復原狀。譬如,挖方或填方成為地滑誘因時,只要儘量除去其影 響而恢復原狀,即能有效避免地滑。
2) 降低滑動力、強化抵抗力
降低地滑滑動力(穩定分析公式分母)之代表工法為地滑冠部實施排土工。
這種工法具有速效性,但需謹慎確認排土坡面上方無不安定坡面或其他地滑塊體。
另一方面,強化抵抗力(穩定分析公式分子)代表工法為邊坡趾部填土工程 與打樁工程。前者係地滑末端實施,屬有效工法之一。錨錠工程也是常用工法。
3) 地滑活動狀況
移動速度快之地滑無法施作抑止工,即使施作也可能被破壊。因此,應先去 除挖方與填方等人為誘因,然後施作地表水排除工或橫向集水管工程等地下水排 除工等抑制工,降低地滑土體移動速度後,再應必要性規劃施作抑止工。
4) 地滑之規模
以地下水排除工為例,若地滑規模小,地表施作橫向集水管工程貫穿滑動面
以地下水排除工為例,若地滑規模小,地表施作橫向集水管工程貫穿滑動面