根 據 地 層 下 陷 區 實 地 之 地 層 柱 狀 圖，以 雲 林 縣 麥 寮 鄉 之 豐 安 國 小 為 例 (如 圖 4-1)， 土 層 組 成 相 當 紛 亂 ， 若 要 實 用 化 則 需 將 地 層 進 行 簡 化 分 類 ， 本 文 將 地 層 中 土 壤 分 為 三 類 ， 分 別 為 粉 黏 土 層、中 細 砂 層 及 礫 石 粗 砂 層，無 論 就 組 構 或 質 地 而 言，三 類 型 土 層 均 有 很 大 的 差 異 性，以 下 利 用 可 靠 度 最 佳 之 現 場 監 測 資 料，分 別 歸 納 其 因 地 下 水 位 下 降 而 引 起 之 壓 縮 行 為 模 式 。
(1) 粉 、 黏 土 層
粉 、 黏 土 層 主 要 由 粒 徑 小 於 0.063mm 之 土 壤 所 組 成 (中 央 地 質 調 查 所 之 水 文 地 質 土 壤 分 類 標 準 )， 因 為 顆 粒 太 小 所 以 在 沉 積 過 程 中，組 成 分 子 間 之 化 學 力 會 影 響 重 力 沉 積 作 用，使 其 具 有 高 孔 隙 率 ； 且 因 黏 土 礦 物 具 有 獨 特 之 含 水 結 構 ， 導 致 滲 透 性 極 低 ， 使 土 層 需 要 相 當 久 的 時 間 方 可 完 成 壓 密，所 以 黏 土 層 之 依 時 壓 密 性 質 是 在 地 層 下 陷 的 過 程 最 難 評 估 的 行 為 。
雲林豐安國小
圖 4-1 雲林縣豐安國小之地層粒徑柱狀分布圖(中央地調所水文地質資料庫 網站)
自 然 界 之 黏 土 層 除 了 近 地 表 易 受 人 類 影 響 之 層 次 外，較 深 之 黏 土 層 除 非 受 到 劇 烈 的 地 殼 變 動 影 響 外 或 地 表 大 範 圍 且 大 深 度 之 開 挖，使 覆 載 應 力 解 除 而 進 入 過 壓 密 狀 態。其 他 絕 大 部 份 之 地 層 應 仍 屬 於 正 常 壓 密 狀 態。且 根 據 濁 水 溪 沖 積 扇 之 現 代 沖 積 地 層 碳 十 四 定 年 測 定 (劉 聰 桂 ， 1997)， 地 層 中 最 年 輕 之 沉 積 年 代 也 已 超 過 2900 年 ， 因 此 就 自 然 因 素 而 言 ， 地 層 應 處 於 階 段 性 之 壓 密 完 成 狀 態，且 屬 於 正 常 壓 密 之 土 壤。但 是 人 為 抽 取 地 下 水 成 為 破 壞 地 層 中 應 力 平 衡 的 主 要 因 素，此 後 地 層 是 處 於 正 常 壓 密 或 輕 微 過 壓 密，均 由 地 下 水 位 升 降 引 起 之 地 層 內 部 有 效 應 力 之 變 化 所 控 制 。
黏 性 土 層 之 壓 縮 不 只 受 時 間 因 素 影 響 很 大，其 扁 平 狀 之 礦 物 結 構 亦 使 其 形 成 塑 性 遠 多 於 彈 性 之 特 性 。 以 現 地 之 黏 土 地 層 為 例，鄰 近 含 水 層 之 地 下 水 位 變 化 並 不 代 表 其 黏 土 內 部 之 有 效 應 力 狀 態，通 常 水 位 下 降 後 土 層 隨 即 壓 縮，但 水 位 回 升 時 土 層 卻 不 一 定 會 停 止 壓 縮 會 回 彈 ， 端 視 黏 土 層 內 部 孔 隙 水 壓 的 消 散 程 度 而 定。因 此 一 般 上 黏 土 層 之 壓 縮 與 鄰 近 含 水 層 之 水 位 變 化 會 有 如 圖 4-2 (a)(b)之 變 化 型 態，(a)代 表 水 位 回 升 時 土 層 仍 持 續 受 壓，此 時 土 層 中 超 額 孔 隙 壓 力 仍 大，一 般 以 正 常 壓 密 狀 態 下 之 土 層 較 會 呈 現 此 種 趨 勢。如 彰 化 西 港 國 小 阻 水 層 二 中 之 黏 土 層，即 有 這 種 變 化 型 態 (如 圖 4-3 a,b)；(b)則 顯 示 當 水 位 回 升 時，土 層 有 停 止 壓 縮 跡 象，代 表 土 層 中 之 超 額 孔 隙 水 壓 消 散 程 度 較 高，部 份 土 層 已 出 現 過 壓 密 之 彈 性 變 形；這 種 型 態 之 反 應 以 地 下 水 位 已 回 升 一 段 時 間 之 地 區 較 可 能 出 現，如 雲 林 豐 安 國 小 深 度 126~156 公 尺 黏 土 層 即 具 有 此 類 型 之 反 應 (如 圖 4-4a,b)。
根 據 以 上 這 些 現 地 粉、黏 土 層 之 受 壓 反 應 行 為 及 前 一 章 對 濁 水 溪 沖 積 扇 阻 水 層 二 之 粉、黏 土 壓 縮 性 質 分 析，現 地 之 粉、黏 土 層 確 實 遵 守 Terzaghi 單 向 壓 密 理 論，因 此 本 論 文 亦 以 該 理 論 為 基 礎 ， 進 行 粉 、 黏 土 層 壓 密 行 為 之 分 析 。
地下水位變化量(∆h)
地層壓縮應變
(b)過壓密狀態黏土 (a)正常壓密狀態黏土
地層壓縮應變
地下水位變化量
圖 4-2 (a) 正常壓密狀態黏土地層之地層壓縮與水位變化互制反應模式 (b) 過壓密狀態黏土地層之地層壓縮與水位變化互制反應模式
152~172m黏土
86/3/11 87/7/24 88/12/6 90/4/19 91/9/1 93/1/14 觀測日期