崩積地層工址特性評估與大地工程問題---子計畫：崩積地層的力學行為(III)

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行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 ■期末報告

崩積地層工址特性評估與大地工程問題—

崩積地層的力學行為(3/3)

Mechanical Behavior of Colluvium Deposits

計畫類別：□ 個別型計畫 ■ 整合型計畫

計畫編號：NSC 96－2221-E-009-173

執行期間： 96 年 8 月 1 日至 97 年 7 月 31 日

計畫主持人：廖志中

共同主持人：

計畫參與人員：王智仁、劉盛華、鄭孟雄、張振成

成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告 ■完整報告

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

■出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份

處理方式：除產學合作研究計畫、提升產業技術及人才培育研究計畫、

列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢

□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢

執行單位：國立交通大學

中華民國 97 年 10 月 27 日

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中文摘要

本研究計畫屬整合性計畫『崩積地層工址特性評估與大地工程問題』的子計畫二。整合性計畫旨在探討崩積層工址特性、地形地貌、如何受地表逕流及地下水文影響、風化與侵蝕、崩積地層材料力學行為、破壞機制及模式、模擬分析方法、與相關之大地工程問題等。本子計畫以梨山地區為例，探討大規模崩積地層之力學行為，主要研究內容包括崩積地層的組成及形成微觀機制、崩積地層的力學行為（含風化破碎岩體、粉土質黏土介面、風化岩體）、及風化岩體的分類等等。本報告為三年期計畫成果摘要報告。經由三年的詳細調查、試驗與分析，主要成果包括梨山崩積層的形成原因主要為逆向坡潛移剪裂引致大規模山崩所形成、崩積層中之弱帶材料大略區分為二種，即淺層黃色黏土夾板岩屑與深層灰色黏土夾板岩屑，黃色黏土為崩落後之表土，因降雨而往下入滲所形成，而灰色黏土則為逆向坡潛變剪裂風化所形成、灰色黏土夾板岩碎屑（第四類）三軸壓密不排水試驗結果發現，當試體岩塊含量很小，在相同圍壓及反水壓的條件下其應力應變曲線強度其實差異不大、灰色板岩夾灰色黏土（第二類）三軸試驗結果顯示岩塊的尖峰軸差強度、及切線楊式模數皆隨著岩塊含量增加而有上昇之趨勢。而岩塊含量較少的試體在模數隨變形量折減時有較大之折減情形。由試體破壞形示發現，高含量之試體受到岩塊排列影響，破壞面呈蜿蜒曲折狀，且破壞面上岩塊與岩塊間有摩擦之情形，增加了試體破壞面的粗糙度，推測此為造成併構岩材料強度增加之原因，本研究並提出結合室內試驗與數值模擬進行決定併構岩力學參數之方法。關鍵詞：崩積地層、併構岩、逆向坡潛移剪裂、力學行為

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Abstract

This sub-project belongs to the three-year integrated project “Site Characterization and Engineering Problems in Colluvial Deposit”. This project is responsible for studying the origin and the mechanical behavior of the colluvium by using site investigation, in-situ and laboratory experiments. The testing materials include fractured rock, interface with silty clay, and weathered rock. The experiments adopted include laboratory triaxial test, laboratory ultrasonic measurement, borehole P amd S waves measurements, and borehole acoustic televiewer test. This report presents the final research results for the project. The results include the classification of colluvium deposits, laboratory experimental results, and the origin of the colluvial deposits.

According to the existed geological data and the results of the discontinuty measurement by Borehole televiewer, Li-shan colluvial deposits may be formed by large-scale hillslope creep. Two weak layers which composed by silts, clays, and slate gravels, were observed from the cores. The upper formation originates possibly the ground water level changing frequently to accelerate the weathering speed. The lower formation may be the weathered product of a shear zone caused by the large-scale hillslope creep, which made the rock formation rub each other. Based on the experimental results, it can be found that both the triaxial peak strength and tangential Young’s Modulus of the BIM rock increase with the increase of block content in specimens; the degree of modulous degradation for lower-block-content specimens is more significant than that for higher-block-content specimens. After observing failed specimens, it was found that failure path of high-block content specimens is zigzag and the blocks located on the failure surface were sheared. The fact can be explained

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that the larger of the block ratio of the specimen is the higher of the triaxial peak strength of the BIM rock. Finally, an approach is recommended for determining the mechanical properties of BIM rocks by laboratory trial compression test associated with numerical analysis.

. Keywords: Colluvium, BIM, Weathered Rock, hillslope creep,Mechanical

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目錄

目錄...5 圖目錄...8 表目錄...12 第一章前言 ...1 第二章文獻回顧 ...3 2.1 崩積層的形成與特性...3 2.1.1 崩積層的形成 ...3 2.1.2 崩積層種類...5 2.1.3 崩積層形成的崩塌方式 ...6 2.2 土石混合材料之力學特性...9 2.3 梨山地滑區概況...24 2.3.1 地理位置與交通概況 ...24 2.3.2 地形與地質...26 2.3.3 氣象與水文...28 2.4 梨山過去地滑相關文獻摘述...29 2.4.1 地滑狀況...29 2.4.2 崩積層材料分類 ...34 2.4.3 既有一般物性及力學試驗成果 ...40 2.5 梨山崩塌地過去研究方法及成果...50 2.5.1 鑽探取樣方法及介質材料 ...50 2.5.2 現地孔內造影 ...57 2.5.3 現地孔內震波量測 ...60

2.5.4 地電阻探測技術(Electrical Resistivity Image Profiling)...61

第三章地質鑽探與現地實驗 ...64 3.1 地質鑽探規劃...64 3.1.1 研究場址...64 3.1.2 鑽探位置深度及現地試驗 ...69 3.1.3 鑽探取樣方法與保存 ...77 3.2 現地孔內造影施作方法...82 3.2.1 試孔之準備與檢測 ...82 3.2.2 試驗儀器...83 3.2.3 試驗方法與過程 ...86 3.2.4 資料分析方法 ...87 3.3 現地孔內震波量測施作方法...91

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3.3.2 試驗儀器...91 3.3.3 試驗方法與過程 ...94 3.3.4 資料分析方法 ...94 3.4 地電阻探測技術...97 3.4.1 試驗儀器...97 3.4.2 現地施作過程 ...97 3.4.3 資料分析...98 第四章地質研究成果 ...101 4.1 崩積材料分類...101 4.2 現地實驗結果...107 4.2.1 孔內照影試驗 ...107 4.2.2 孔內震波量測 ...111 4.2.3 地電阻探測結果與討論 ...117 4.3 崩積層形成的機制與軟弱層形成原因...119 4.3.1 崩積層的形成機制 ...119 4.3.2 軟弱帶成因...132 4.3.3 邊坡破壞演進過程 ...142 4.3.4 綜合比較...143 第五章力學試驗成果 ...145 5.1 灰色黏土夾板岩碎屑類材料...149 5.1.1 三軸壓密不排水應力應變及孔隙水壓 ...149 5.1.2 三軸壓密不排水剪力強度 ...153 5.1.3 室內與現地剪力波速比較 ...154 5.2 灰色板岩夾灰色黏土類材料...157 5.2.1 岩心岩塊面積比與體積百分比 ...157 5.2.2 三軸壓密不排水應力應變及孔隙水壓 ...162 5.2.3 岩塊含量比較 ...164 5.2.4 微應變量量測與切線楊氏模數 ...166 5.2.5 影響強度因子探討 ...171 第六章結論與建議 ...176 6.1 結論...176 6.2 建議...178 第七章計畫成果自評... 176 參考文獻...181 附錄A 地質鑽探岩心照片及岩心柱狀圖 ...190

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圖目錄

圖2-1 邊坡發展圖(WOOD，1942)... 4

圖2-2 崩積層分類示意圖(董家鈞、楊賢德，2001) ... 5

圖2-3 典型崩塌地地形示意圖(藤原明敏，1970) ... 5

圖2-4 岩石邊坡破壞模式(HOEK&BRAY，1977) ... 7

圖2-5 山坡潛移作用類型(CHIGIRA，1992) ... 8 圖2-6 併構岩體積含量比與有效摩擦角關係圖(MEDLEY，2001) ... 16 圖2-7 不同取樣面積岩塊粒徑對取樣面積平方根正規化後出現... 16 圖2-8 試體強度受到尺寸效應影響結果圖(MARSAL，1969) ... 17 圖2-9 最大粒徑與內摩擦角關係(MARACHI，1972) ... 17 圖2-10 岩塊與基質在不同含量下之排列 (MONTRASIO，1998)... 18 圖2-11 多個立方體元素所構成單一個試體示意圖(MONTRASIO，1998) .... 18 圖2-12 應變門檻值ΕMAX與岩塊含量P之關係圖(MONTRASIO，1998) ... 19 圖2-13 單剪試驗尖峰剪力強度與含量比關係圖... 19 圖2-14 不同圍壓中孔隙率與含量比曲線 (VALLEJO，2000)... 20 圖2-15 含量比變化下砂與黏土顆粒排列情形 (VALLEJO，2000)... 20 圖2-16 乾淨砂受黏土填於孔隙中之理論模型(VALLEJO，2000) ... 21 圖2-17 破壞強度與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2003)... 21 圖2-18 楊氏模數與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2003)... 22 圖2-19 凝聚力與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2003)... 22 圖2-20 內摩擦角與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2003)... 23 圖2-21 梨山交通位置圖(工研院能資所，1993) ... 25 圖2-22 梨山地滑分區示意圖(水保局二工所，2005) ... 27 圖2-23 梨山地區區域地質圖(劉岫雲，2003) ... 28 圖2-24 梨山地滑分區與滑動體位置圖(劉岫雲，2003) ... 34 圖2-26 典型梨山地區崩積層剖面(工研院，1993) ... 38 圖2-27 梨山地區地層材料分類圖示(工研院，1993) ... 38 圖2-28 岩心分類流程圖(黃玉麟，2006) ... 39 圖2-29 崩積層材料分類(賴忠良，2006) ... 39 圖2-30X1、X2 及 X3 鑽孔位置示意圖(劉盛華，2007) ... 40 圖2-33 方世傑(1990)等於台七甲 73 K鑽孔、篩分析及塊狀取樣位置圖... 49 圖2-34 鋼索取樣法鑽孔取樣步驟示意圖(摘自侯秉承、黃俊鴻，1995).... 55 圖2-35 岩心筒種類(摘自劉武志，1979) ... 55 圖2-36 鑽探水洗造成膠結物消失(摘自黃玉麟，2006) ... 56 圖2-37 提取率極高之岩心照片(摘自黃玉麟，2006) ... 56

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圖2-39 孔內聲波造影儀裝置示意圖(摘自黃玉麟，2006)... 59 圖2-40 懸垂式P-S 波探測法示意圖(修改自 OGURA，1988) ... 61 圖2-41 二維地電阻施測示意圖(尤仁弘，2006) ... 63 圖2-42 各種電及施測排列幾何(楊証傑，2005) ... 63 圖3-1 佈孔位置圖... 68 圖3-2N1N2 孔鑽探規劃示意圖(修改自富國技術工程，2001)... 71 圖3-3N1 孔鑽探前與鑽探施作情形... 71 圖3-4N2 孔鑽探前與鑽探施作情形... 72 圖3-5X1 鑽孔位置及深度圖(修改自黃玉麟，2006)... 72 圖3-6X2 鑽孔位置及深度圖(修改自富國工程，2001)... 73 圖3-7X3 孔位置及深度圖 (修改自富國工程，2001) ... 73 圖3-8X1 孔鑽探前與鑽孔施作情形... 74 圖3-9X2 孔鑽探前與鑽孔施作情形... 74 圖3-10X3 孔鑽探前與鑽孔施作情形... 74 圖3-11 B1 鑽孔位置及深度圖(修改自富國工程，2001)... 75 圖3-12 B1 鑽孔位置示意圖... 75 圖3-13 B2 鑽孔位置及深度圖(修改自富國工程，2001)... 76 圖3-14 B2 鑽孔位置示意圖... 76 圖3-15 鋼索式取岩心法示意圖(CLAYTON, ET AL.,1995) ... 78 圖3-16 實際鋼索取樣現況... 79 圖3-17 爪狀矛頭... 80 圖3-18 三層岩心筒(劉武志，1979) ... 80 圖3-19 岩心筒內外管及鑽頭... 81 圖3-20 岩心保存方式... 81 圖3-21 三臂孔壁狀態探測器(摘自黃玉麟，2006) ... 83 圖3-22 孔內聲波造影儀與其構造示意圖(摘自黃玉麟，2006)... 84 圖3-23 孔內聲射影像... 85 圖3-24 孔內光學造影儀與其構造示意圖(摘自黃玉麟，2006)... 85 圖3-25 資料擷取裝置(左)與絞盤(右)(修改自黃玉麟，2006)... 85 圖3-26 三腳架與升降速度控制器架設... 86 圖3-27 孔內聲射造影儀資料分析示意圖(修改自黃玉麟，2006)... 89 圖3-28 孔內聲射造影儀鑽孔偏移(左)與孔壁狀況(右)示意圖 ... 89 圖3-29 孔內光學造影儀量測影像資料(摘自 SIDDANS，2002)... 90 圖3-30 震源與受波器組裝前(左)組裝後(右)(修改自林忠義，1999)... 93 圖3-31 震源原理示意圖(摘自林忠義，1999) ... 93 圖3-32 受波器(GEOPHONE)示意圖(摘自林忠義，1999)... 94 圖3-33P-S 波量測流程(摘自林忠義，1999) ... 95 圖3-34 懸垂式P-S 波系統量測結果 ... 96

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圖3-35IRIS 地電阻探測儀 ... 99 圖3-36 測線與鑽孔相對位置... 99 圖3-37 測線一現場照片... 100 圖3-38 測線二現場照片... 100 圖4-1 板岩顆粒排列方式 ... 104 圖4-2 弱面膠結填充物... 104 圖4-3 岩心分類流程圖... 105 圖4-4 材料力學行為分類流程圖... 106 圖4-5N1 孔 28.0~29.0M孔內聲射造影結果與岩心比對... 109 圖4-6X2 孔 46.0~47.0M之聲波、光學造影與岩心比對... 110 圖4-7N2 孔 54.0~56.0 M軟弱層造影與岩心比對結果... 110 圖4-8N2 孔 53.0~54.0 M膠結情況造影與岩心比對結果... 111 圖4-9N1 孔 P 波波形訊號與深度比對圖 ... 114 圖4-10N1 孔 S 波波形訊號與深度比對圖 ... 114 圖4-11N1 孔 P-S 波波速資料與岩心判釋比對結果... 115 圖4-12X1 孔 S 波波形與深度對照圖 ... 115 圖4-13X1 孔 S 波波速與岩心比對圖 ... 116 圖4-14POLE-POLE地電阻剖面圖... 118 圖4-15WENNER-SCHLUMBERGER地電阻剖面圖... 118 圖4-16 柱狀岩心圖... 118 圖4-17 梨山地區地形略圖(修改自工研院能資所，1993)... 126 圖4-18B-B’剖面線位置圖... 126 圖4-19B9 滑動體地層劈理位態分布圖... 127 圖4-20 第二型潛變破壞(CHIGIRA,1992) ... 127 圖4-21 鑽孔與剖面線位置說明圖(下圖為局部放大圖)... 128 圖4-22B4 滑動體劈理位態剖面示意圖(上為剖面 1，下為剖面 3) ... 129 圖4-23 葉理高傾角之折彎褶皺型山崩潛移模式(CHIGIRA,1992)... 129 圖4-24B1 滑動體劈理位態剖面示意圖(上為剖面 2，下為剖面 4) ... 130 圖4-25A-A’剖面線位置圖 ... 131 圖4-26A-A’剖面圖 ... 131 圖4-27B9 滑動體地下水位變化(摘自富國技術工程，2001) ... 137 圖4-28N1 孔上層軟弱層... 137 圖4-29N2 孔上層軟弱層... 138 圖4-30B1 滑動體地下水位變化圖(富國技術工程，2001) ... 138 圖4-31B1 監測站位置圖 ... 139 圖4-32N2 孔下層軟弱層附近岩心柱狀圖... 139 圖4-33B1 孔劈理角度統計示意圖... 140 圖4-34 破壞與劈理關係示意圖(修改自 CHIGIRA，1992) ... 141

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圖4-35B2 孔劈理位態立體投影圖... 141 圖4-36 邊坡破壞演變過程示意圖 ... 142 圖4-37 劈理轉向示意圖... 144 圖5-1 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 4KG/CM2、反水壓3KG/CM2) ... 150 圖5-2 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 3KG/CM2、反水壓2KG/CM2) ... 151 圖5-3 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 4KG/CM2、反水壓2KG/CM2) ... 151 圖5-4 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 5KG/CM2、反水壓2KG/CM2) ... 152 圖5-5 用莫爾圓求剪力強度圖... 153 圖5-6 現地 P-S 波波速資料與岩心判釋比對結果 ... 155 圖5-7N1 孔深度 26~27M岩心照片... 155 圖5-8C-N203 與 C-N209 試體照片... 156 圖5-9 面積比與實際溼篩後體積比比較... 159 圖5-10 岩心之岩塊與現地岩石之差異... 159 圖5-11 心中三種種類之板岩岩塊... 160 圖5-12N112~16 M (黃玉麟,2006) ... 161 圖5-13N240~44 M (黃玉麟,2006) ... 161 圖5-14 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 4KG/CM2、反水壓 2KG/CM2) .... 163 圖5-15 高岩塊比應力應變及孔隙水壓比較... 163 圖5-16 軸差強度與岩塊含量趨勢圖 ... 165 圖5-17 岩塊含量與軸差應力比較... 165 圖5-18MTSLVDT 與 PROXIMETER小應力應變行為比較(SG-N202) ... 167 圖5-194.5 KG /CM2有效圍壓下之軸差強度、含量與微應變圖... 168 圖5-20 切線楊氏模數與岩塊含量關係... 168 圖5-212.0 有效圍壓下模數遞減曲線... 169 圖5-224.5 有效圍壓下模數遞減曲線... 169 圖5-23 6.0 有效圍壓下模數遞減曲線 ... 170 圖5-24 破壞曲線與岩塊分佈圖(N218.4~18.6M)... 172 圖5-25 破壞曲線與岩塊分佈圖(AH-137.80~37.95M)... 173 圖5-26 低含量併構岩材料破壞曲線示意圖... 173 圖5-27 高含量併構岩材料破壞曲線示意圖... 173

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表目錄

表2-1 卵礫石含量對粘土砂土強度參數的影響(HOLTZ&WILLARD，1961) 15

表2-25 組不同含量比的砂-黏土混合試體(VALLEJO，2000) ... 15 表2-3 梨山地滑區地層相關文獻表... 32 表2-4 崩積地層分類基準表(藤原明敏，1979) ... 36 表2-5 岩心分類方法(黃玉麟，2006) ... 37 表2-6 崩積層材料分類組成與特性、力學模式與建議使用的破壞準則.... 37 表2-7 與過去研究者對梨山崩積層歸納(唐禎國，2007)... 44 表2-8 梨山崩積材料力學性質 (劉盛華,2007)... 45 表2-9 四號篩以下重模直接剪力試驗結果(工研院，1993)... 46 表2-10 三軸SCU 試驗結果(工研院，1993) ... 46 表2-11 一般物理性質試驗結果(方世傑，1990) ... 46 表2-12 崩積土與砂質黏土基本參數(劉啟鋒，1990) ... 47 表2-13 不同粒徑凝聚力與摩擦角大小(劉啟鋒，1990)... 47 表2-14 砂質黏土強度參數(劉啟鋒，1990) ... 47 表2-15 梨山地區崩積土層的相關研究整理... 48 表2-16 鑽探介質材料之比較(修改自黃玉麟，2006) ... 54 表3-1 歷年鑽孔資料表... 67 表3-2B9 滑動體監測儀器列表(整理自富國技術工程，2001) ... 67 表3-3B5 滑動體監測儀器列表(整理自富國工程，2001) ... 68 表3-494 年度鑽探與現地孔內試驗規劃表... 70 表3-595 年度鑽探與現地孔內試驗規畫表... 70 表4-1 岩心分類方法... 103 表4-2 岩心分類對照表... 104 表4-3 孔內照影試驗資料表... 109 表4-4P-SLOGGING量測波速統計表... 113 表4-5X3 孔測線參數表... 117 表4-6X2 與 X3 孔劈理位態分區統計結果... 122 表4-7G1 排水廊道地質調查資料(整理自水保局二工所，2003)... 123 表4-8G2 排水廊道地質調查資料(整理自水保局二工所，2003)... 124 表4-9B9 滑動體暴雨前後地下水位變化狀況(整理自富國工程，2001)... 135 表4-1085~89 年度地下水位(摘自富國技術工程，2001)... 136 表4-11 劈理統計表... 136 表4-12 軟弱層資料整合... 136 表5-1C-N2 試體三軸壓密不排水試驗基本資料表... 146 表5-2 試體編號及基本資料表... 147

(13)

表5-3 試體基本資料表... 148

表5-4 室內剪力波速量測資料表(試體 C-N203 與 C-N209)... 154

表5-5N112~16 M岩塊長短軸與厚度比(註：樣本紀錄置於附錄) ... 158

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第一章前言

因地質、地形、及環境(地震、降雨等)的影響，不同型態的邊坡破壞為大自然的正常現象，尤其於地質條件不佳及環境劇烈變化區，不同大小規模的邊坡破壞或規律性或突發性的發生時有所聞。崩坍的岩石及土壤物質經過搬移作用而在崖錐或邊坡下方原有的地層之上堆積，形成「崩積層」或「崩積土」。崩積地層邊坡常具有高度活動性，因此，當工程或土地利用位於或通過崩積層組成之邊坡，常引致重大災害以及可觀之經濟損失。對於邊坡破壞的種類、機制、分析方法、邊坡材料性質、及邊坡行為，國內外大地工程界已有相當多的經驗與研究成果。然而，邊坡破壞後堆積於邊坡上或山腳下的地質材料，因為受到原有邊坡材料、破壞型態、形成年代等的影響，崩積地層具高度的不均質性、不易調查性、及實驗結果代表性不足等現象。因此，無論力學或水力特性均不易掌握，相對的工程破壞機制也不甚清楚，因而於分析、設計、及施工上皆未臻完美。臺灣山麓地區大小規模不一之崩積層經常可見，並產生大量砂石堆積於山谷河床。例如，梨山地區發育於老崩積層中之大規模滑動即為重要之案例，台北盆地東南側麓山帶(新店、石碇等)地區大規模的社區於崩積地層上開發。過去國科會、水保局等機構曾陸續針對中橫公路梨山大規模崩積層上的不穩定邊坡推動多年相關研究，針對該個案之地質背景、工程性質、破壞機制、工程穩定措施評估、與長期監測等投下不少心血與財力進行研究，釐清梨山大規模邊坡滑動的破壞機制並提供整治評估許多重要的參考。但是仍有不少有關崩積層的問題仍有其進一步研討，譬如：堆積歷史與崩積層型態與特性的因果關係與研判，地下水與逕流入滲的影響與分析，風化與侵蝕的角色與影響，含水量/飽和度的變化與穩定性之關連，崩積層材料具代表性之力學行為與力學性質及力學模式、崩積層破壞機制及

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模式、崩積層邊坡之復發性及漸進性破壞的分析方法、推估材料參數的合宜手段、合理考量材料性質高度不確定性的途徑、和最佳的工址調查計畫等。上述待釐清的問題非單一計畫所能完成，本研究團隊因此針對這些問題組成整合性研究計畫，推動不同的子計畫，在崩積層之調查、試驗、模擬、分析等問題上多方面加以研討。本子計畫針對硬岩地區大規模崩坍形成的崩積地層之力學行為(以梨山地區為例)加以有系統且深入的研究，主要研究內容包括崩積地層的組成及形成微觀機制、崩積地層的力學行為(含風化破碎岩體、粉土質黏土介面、及風化岩體)、及風化岩體的分類等等。本計畫分三年執行，研究內容包括實驗場址決定及調查、現地試驗、室內試驗、成因探討、力學行為分析等等。本報告為三年期計畫的期末成果報告，涵蓋第一年、第二年及第三年的成果，包含地質鑽探及現地試驗結果、梨山地滑區崩積材料分類、崩積層形成機制及粉土質黏土介面成因、第二年度、崩積併構岩室力學試驗結果等等。

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第二章文獻回顧

2.1 崩積層的形成與特性

2.1.1 崩積層的形成

因地質、地形、氣候等自然因素，使得原本在邊坡上部的土、石、人為回填材料或上述物質的混合物，造成物理或化學性的風化，產生不穩定的現象，經由滾動、滑動、或崩塌等重力作用向低處移動，造成邊坡破壞或滑動。這些物質往往在坡腳處形成無一定形狀大小的堆積物，覆蓋在原本的岩層上，即為崩積層。洪如江(1979)認為在上游集水區或礦區上、下方常有崩積土，在斷層帶上或附近的地質材料較為破碎或軟弱，因此也會造成小規模的崩坍地或是崖錐堆積。 Wood(1942)於 Geomorphology(B.W.Spark，1960)書中提出一邊坡發展 觀念，如錯誤! 找不到參照來源。。以下為各階段說明： 1. 為一開始幾乎呈垂直未受風化之原始邊坡，稱此坡面為自由面(free surface)。 2. 邊坡開始受風化侵蝕並產生岩屑，受重力影響後堆積於坡腳，即形成一新坡面，稱此坡面為自然邊坡(constant slope)。 3. 持續風化侵蝕產生岩屑並逐漸往上邊坡堆積。 4. 較細之物質風化後受雨水沖刷經搬運並堆積至坡腳，則形成一沖洗邊坡 (wash slope)之坡面。 5. 雨水沖刷使較細物質漸朝上邊坡堆積，且自由面受風化而逐漸消失。 6. 自由面消失，自然邊坡亦受沖刷而逐漸向上邊坡後退。 7. 沖洗邊坡持續發展直至自然邊坡消失。

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王鑫(1986)將邊坡之位置，分成上、中及下部，依坡形分為凸、平及凹坡，用以解釋邊坡本身對於環境關係的相互影響，例如：在凸坡上部土壤侵蝕多半受雨水撞擊造成，而山坡中部其坡形大多較為平直，常出現短暫性的堆積現象。第一次驟雨造成之上部邊坡地表物質沖刷，隨著逕流被搬運至山坡中部坡度平緩處堆積，形成之堆積物就成為下次驟雨搬運攜帶的物質。在坡的下部則為永久性的堆積。圖 2-1 邊坡發展圖(Wood，1942)

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2.1.2 崩積層種類

崩坍的種類與母岩、形成年代與環境息息相關，典型崩塌地之特徵可依其崩塌地之塊體崩落方式與堆積位置來區分。李文勳(1971)與徐鐵良 (1983)定義崩積土依照距離母岩的遠近，可分為距離較近的岩屑堆積或距離較遠的崖錐堆積。而董家均與楊賢德(2001)將崩積層的位移破壞型態分為岩塊堆積崩積層、土石混合崩積層與岩層滑動崩積層。如圖2-2。藤原明敏(1970)指出崩塌地之坡頂一般為張力區，伴隨張力裂縫與頂部塌陷產生崩崖的特徵，而坡頂塊體陷落後，受重力影響往下邊坡移動，直到坡度減緩而停止，而於坡址處產生塊體堆積而隆起的情形。如圖 2-3。圖 2-2 崩積層分類示意圖(董家鈞、楊賢德，2001) 末端隆起部頭部滑動崖壓縮裂縫張力裂縫分離小丘溼地帶湖沼等高線說明圖例末端隆起部頭部滑動崖壓縮裂縫張力裂縫分離小丘溼地帶湖沼等高線說明圖例圖2-3 典型崩塌地地形示意圖(藤原明敏，1970)

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2.1.3 崩積層形成的崩塌方式

一般而言，岩時邊坡的破壞可概略分為五種(Hoek&Bray，1977)，如下所述： 1. 圓弧破壞：大都發生在極破碎的岩盤或性質近似土壤之岩盤，產生岩塊體滑動。 2. 平面破壞：大都發生在順向坡且沿層面移動。 3. 楔形破壞：沿著兩個不連續面之交線方向，出露於坡面上方而產生之岩塊體滑動。 4. 傾倒破壞：大都發生在岩層不連續面傾角接近垂直，或是岩塊重心向外傾斜已超出岩塊之投影面時而傾倒如圖2-4。 5. 複合式破壞；以上有兩種以上一起出現為複合式破壞。然而對於較大範圍邊坡的破壞，日本學者Chigira(1992)提出岩體潛移作用形成的破壞型態，他依據葉理位態的特性，提出四大類型分類如圖 2-5，其分類如下所述：

1. 順向坡之拱彎褶皺型(Buckling folds formed in consequent slopes)：葉理位態的形式較緩，與坡向之位態關係為順向，因受到重力的影響，產生拱彎型的潛移作用，並在邊坡外側造成凸起變形。

2. 逆向坡之拖曳褶皺型(Drag folds formed in obsequent slopes)：葉理位態呈現高角度或與坡向呈逆向時，邊坡外側的葉理會因重力的作用而產生類似拖曳褶皺狀的潛移現象。

3. 葉理高傾角之折彎褶皺型(Bending folds formed in slopes with steeply dipping foliation)：其葉理位態常為高角度，邊坡外側的葉理受到重力的作用而向下或向外產生折彎的潛移現象，由剖面來看，其葉理型態呈現「ㄑ」字型。

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4. 順向坡之斷層型(Faults formed in consequent slopes)：葉理位態較為平緩且與坡面平行，邊坡外側受到重力的作用，而產生類似斷層面的潛移面。梨山地層由板岩所組成，岩性單調，上覆不均勻的崩積層。邱坤豪(2000) 發現，鄰近梨山崩積地區之佳陽地區近河谷之板岩劈理位態與邊坡上之板岩劈理位態傾向相反，認為此區劈理之變化乃因大規模邊坡潛移造成，而並非構造上之褶皺作用。圖2-4 岩石邊坡破壞模式(Hoek&Bray，1977)

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2.2 土石混合材料之力學特性

崩積材料多為組成不一且顆粒大小懸殊、不均質性高。因此，對於類似此種土石混合材料組成的岩體必須加以定義並探討其力學行為。許靖華(1988)描述土、石混合材料如下：「包含不同粒徑之本身或外來的碎片及岩塊鑲嵌在基質泥中所構成之岩體。」，可稱為「混同層」或「混成岩」(Melange)。 Medley(1994)認為所謂的 Melange 或其他材料顆粒組成類似的岩體，只要是具有軟弱基質材料與硬質岩塊所構成的岩體，在力學行為與力學分析模式應該相同，因此定義此類岩石為 Bimrock (Block-in-Matrix)，可稱為「併構岩」(林銘郎，2000)。Medley(2001)亦定義岩體材料內岩塊與基質之

強度與勁度比必須滿足tan

φ

block/tan

φ

matrix ≥ 2.0 _或

E

block

/E

matrix

≥

2.0

_其中

之ㄧ的條件才可稱此材料為Bimrock (Block-in-Matrix)，他認為低於此標準時，當複合材料受剪，破壞面可能轉變為穿過岩塊。另外 Medley(2001)認為岩塊的分佈與含量深深的影響著併構岩的力學行為。較高含量的岩塊導致了破壞的路徑較蜿蜒，破裂沿著岩塊發展，較長的破裂路徑直接造成材料的摩擦阻抗增加。他利用室內三軸試驗對當地的併構岩做實驗得到圖 2-6 的結果，雖然實驗組數多集中在岩塊含量 0~40%的地方，而高含量僅 80%一個，但是仍然可看出岩塊含量增加使有效摩擦角提升，同時驗證了岩塊在併構岩中的影響是相當可觀的。

Medley(2002)由露頭及地質圖量測 Franciscan Melange 的最大觀測粒

徑(dmod)，量測區域大小範圍差異甚大，粒徑量測大小由數公釐至數十公

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為其依不同量測面積所得岩塊大小出現的相對頻率。為易於比較各種不同面積的粒徑皆以各面積的平方根除之，而相對出現頻率則以各面積的各粒徑總數目除以各面積的總顆粒數目。圖 2-7 也顯示在不同的取樣面積下岩塊尺寸的相對頻率分佈曲線類似，各面積取樣合理的最大岩塊粒徑為 0.75 A 。他認為粒徑小於 0.05 A 的顆粒僅所佔的比例小於 1％，不影響整體 Melange 的性質，因此建議粒徑 0.05 A _{為基質與岩塊的分界。他提}

出特徵工程尺寸 Lc(characteristic engineering dimension)供不同的工程定義

基質與岩塊尺寸使用，Lc 可為隧道長度、基礎寬度及試體直徑等。 Holtz&Willard(1961)曾探討土壤礫石混合物力學參數的變化，他們分別於粘土(摩擦角 Φ′24~26°)及砂土(摩擦角 Φ′35~37°)中加入礫石施作試驗，發現礫石含量增加時，有效摩擦角相對增加，而凝聚力c′卻降低，如表2-1 所示。除此之外，不同的土壤加入等比例的礫石之後，其 c′及 Φ′之改變量也有所不同。 Marsal(1969)認為試體直徑 D 與顆粒最大粒徑 dmax之比值小於 6 時，尺寸效應會有明顯之影響，但當比值漸增後，影響程度將逐漸縮小，而當此一比值大於10 左右時，抗剪摩擦角會趨近一定值，如圖 2-8。 Marachi(1972)研究三種不同土石壩材的力學特性，利用現地粒徑分佈曲線平移製作成體積較小的試體(直徑 2.8in,12in,36in)，大型三軸試驗結果指出最大顆粒尺寸增大時，其內摩擦角降低之趨勢，不受材料不同而改變，如圖 2-9；Marachi 也認為三種不同的土石壩料雖然粗顆粒強度不同，但顆粒形狀以及材料配比接近時，應力應變行為和抗剪強度會相當接近。 Montrasio(1998)研究山義大利 Parma 附近山崩所形成的崩積土層，稱此崩積土層為「complex soil」，崩積土層由黏土、粉土與破碎岩塊構成。

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Montrasio(1998)認為岩塊含量的多寡會影響 complex soil 的力學行為與受

剪時應變之改變量，因此他建立數學模型來分析 complex soil 的力學行為。

Montrasio(1998)將 complex soil 材料構成理想化，如圖 2-10，圖中 a

為無岩塊存在的土體；圖b 為材料內岩塊互相接觸，岩塊顆粒間之孔隙存

在基質土壤，材料的破壞行為主要由岩塊所控制；圖 c 材料內岩塊懸浮

(floating)在基質土壤中，岩塊顆粒彼此並無接觸，當應變量增加達到應變門檻值時，懸浮(floating)在基質中的岩塊逐漸接觸直到圖 b 的狀態。

Montrasio(1998)認為 complex soil 材料的力學行為會受到材料的應變門檻值所影響，為建立此指標他將單一個試體分割成許多立方體元素所構成的群體，如圖 2-11。假設岩塊不可壓縮以便得到應變門檻值 εmax與岩塊含量p 的關係； V V P = _G ………...(2-1) P ：岩塊體積含量比 V：複雜土基質加岩塊體積含量 VG：複雜土中岩塊的體積含量 ………...………..(2-2) Li 為元素的邊長，Ri 為元素中礫石之半徑

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由公式 2-2 可得到應變門檻值 εmax與岩塊含量 p 的關係，如圖 2-12。 Montrasio(1998)指出當岩塊體積含量比(p)在 30%以下時，在試體剪動應變 量達到20%，材料內岩塊彼此並無接觸，試體內基質土壤將沿著岩塊周圍而產生滑動破壞；岩塊體積含量比(p)達到 50%時，試體內岩塊彼此互相接觸，剪力強度將由岩塊相互摩擦所控制。 Vallejo 與 Mawby(2000)認為粗顆粒接觸型態是由孔隙率所控制，他們將五組不同比例砂土與粘土的混合材料以靜態夯實法製作重模試體，並進行單向度直剪試驗，試驗結果如表2-2。根據試驗結果，Vallejo 與 Mawby(2000)推導出砂與黏土混合物之孔隙率公式(nmix，公式 2-3)；另外根據單剪試驗尖峰剪力強度與含量比關係，如圖 2-13 顯示在砂土含量比低於 40%時，力學行為由黏土控制；砂土含量比在 40~70%之間時，強度由砂土與粘土相互所提供；當砂土含量比再 75%以上，力學行為則由砂土所控制。 ….………....…….( 2-3) (nmix:砂與黏土混合物之孔隙率；Ws:砂子重量；Wc:黏土重量；γs:砂子單位重；γc:黏土單位重；V0:靜態夯實 24 小時後的試體體積) 同時，Vallejo 及 Mawby 整理孔隙率隨砂、黏土含量比分佈改變曲線發現，孔隙率/含量改變曲線，能更確切區分材料含量比的臨界值，如圖 2-14。圖中虛線代表試驗中實際量測計算得到的孔隙率改變曲線，利用公式2.4 求得。而實線段為理論孔隙率改變直線，茲以圖 2-14、圖 2-15、圖 2-16 說明如何得到理論孔隙率。圖 2-16 (A)表示乾淨砂的孔隙率，因此乾淨砂的孔隙率n_s可表為：

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VS s VS T V n = _V =V S VS VC C n =V =V +V VC C VC C V n V V = + min VC VC C VC C S Vc S C VC mix S C T V V n V V n V n n V n ₋ _V n n = = + = = = ….………..………..(2.4) n_s：砂的孔隙率 VVS：乾淨砂孔隙體積 VT：砂總體積，在此假設 VT=1 因此，當乾淨砂加入黏土時，如圖2-15(A)~(C)情形下，黏土等於填充於砂子間孔隙中。此時砂土與黏土混合物孔隙率因黏土填充於其中而會有下降的情形，如圖 2-14 中實線 C →B 線段。當黏土完全填於乾淨砂孔隙中時，乾淨砂土中的孔隙由黏土與黏土孔隙組成。圖 2-14(C)為砂土完全被黏土取代，因此孔隙只存在於黏土中。 ….….………...………(2.5) ………...……(2.6) VVS：乾淨砂中孔隙體積 VC：乾淨砂填入的黏土體積 VVC：黏土中孔隙體積 nC

：黏土的孔隙率

由公式2.5 與 2.6 整理得到公式 2.7 的砂與黏土最緊密的孔隙率： ………..…..……….…(2.7) nmix-min：砂與黏土混合物所能達到最低的孔隙率，而此時所對應之最小砂土含量為s-min，如公式2.8

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min ( ) ( ) ( ) (1 ) (1 ) (1 ) S s S C S S S S C C S T VS S T VS c VS VC S S S S c c s W W W V V V V V V V V V n n n n

ω

γ

− = + = + − = − + − − = − + − ⋅ …...……….…(2.8) 圖 2-13 與圖 2-14 相互比對後，更清楚由孔隙率區分出砂黏土含量不同下所反應之力學行為，然而砂子與土壤混合試體與本研究的風化板岩夾黏土有以下的差距： 1. 砂子與黏土間顆粒差異大，風化板岩與基質間差異沒這麼明顯，是否風化板岩夾黏土層的孔隙率變化如同圖2-13 所表現有待研究。 2. 砂子與黏土的強度差異亦不如板岩與黏土間明顯，因此本研究之材料是否力學行為等同砂土混合物也待實驗結果加以探討。蔡文傑(2002)研究不同比例的基質與岩塊所構成材料的力學行為，基質材料使用高嶺土，岩塊為水泥漿所製成粒徑 1cm 之圓球狀塊體，將拌合完成的混合材料逕行等向壓密，壓密完成後利用岩心鑽機鑽出試體進行試驗。試驗結果指出： 1. 單軸壓縮狀態下，材料力學行為由基質或界面性質控制，在基質與岩塊界面容易產生破壞面；在三軸狀態下，材料受到側向的束制，此時基質與岩塊共同控制材料的力學行為，因此破壞強度與岩塊體積比成正比關係，如圖2-17 所示。 2. 楊氏模數會隨著岩塊體積比增加而上升，如圖 2-18 所示。 3. 材料內岩塊體積含量 0%～46%時，凝聚力隨岩塊體積比增加而降低，內摩擦角隨岩塊體積比增加而提高，見圖2-19 與圖 2-20。

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表2-1 卵礫石含量對粘土砂土強度參數的影響(Holtz&Willard，1961) Clayey matrix Sandy matrix

Gravel

content(%) Φ'(°) c'(psi) Φ'(°) c'(psi)

0 24.0 8.7 35.7 3.7 20 25.6 7.0 37.0 6.6 35 25.1 8.3 50 32.2 4.5 41.3 5.5 60 34.2 5.0 42.0 5.0 表2-2 5 組不同含量比的砂-黏土混合試體(Vallejo，2000)

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圖 2-6 併構岩體積含量比與有效摩擦角關係圖(Medley，2001)

圖 2-7 不同取樣面積岩塊粒徑對取樣面積平方根正規化後出現

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圖 2-8 試體強度受到尺寸效應影響結果圖(Marsal，1969)

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圖2-10 岩塊與基質在不同含量下之排列 (Montrasio，1998)

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圖 2-12 應變門檻值 εmax與岩塊含量p 之關係圖(Montrasio，1998)

圖2-13 單剪試驗尖峰剪力強度與含量比關係圖

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圖2-14 不同圍壓中孔隙率與含量比曲線 (Vallejo，2000)

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圖2-16 乾淨砂受黏土填於孔隙中之理論模型(Vallejo，2000)

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圖2-18 楊氏模數與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2003)

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2.3 梨山地滑區概況

本研究場址位於台中縣和平鄉梨山地滑區，本節針對梨山地滑區之基本概況加以說明。

2.3.1 地理位置與交通概況

梨山，位於台灣中部地區，臺中市東北東約100 公里的中央山脈裡，標高1,950 公尺，面積 31,300 公頃，行政區劃分隸屬於台中縣和平鄉梨山村，如圖2-21。設籍人口約 2,000 人，以種植溫帶水果及高冷蔬菜而聞名。與雪霸及太魯閣國家公園相鄰，是台灣山區著名的觀光景點。梨山為中橫公路(台八線)與中橫公路宜蘭支線(台七甲線)的交會點。中部橫貫公路西起台中縣東勢鎮，沿大甲溪河岸蜿蜒進入中央山脈地區，途中經和平、谷關以及德基水庫後行至梨山，長 82 公里。梨山自中橫公路開通後，即為東西交通的樞紐重鎮；沿中橫公路繼續向東行進翻越大禹嶺過後可達花蓮縣，長 137 公里。若由宜蘭支線向東北過思源啞口後即可抵達宜蘭縣，長 112 公里。中橫公路為台灣東西聯絡要道，但九二一地震過後，谷關至德基路段坍方嚴重，幾經重新修復，但又遭逢七二水災重創，迄今尚未修復。目前進出梨山僅能由台七甲線或由中部轉接台二十一線，至埔里後接台十四線往霧社，再由台十四甲線經合歡山及大禹嶺至梨山，路途遙遠且山路崎嶇(富國工程，2001)。

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2.3.2 地形與地質

梨山地滑區位於中央山脈西側的雪山山脈板岩山塊(徐鐵良，1983)。面積約 230 公頃，呈倒三角形，海拔標高在 1,800~2,100 公尺之間，平均高度約在 2,000 公尺，地形走勢由南向北漸減下降至大甲溪河床(1,400 公尺)，南側稜線為福壽山農場(2,232 公尺)。唐禎國(2007)引用 Davis 地形輪迴學說，依河流切割之侵蝕型態，指出此處屬壯年期之河谷地形，下切作用明顯。沿大甲溪兩岸有呈東北-西南走向，坡度約為 15~30°之山脊相互交錯排列。河谷兩岸靠近河床之坡面，偶有 30~50°之陡坡存在且岩盤裸露，但在河谷上部近山脊處，顯露出幼年期地形特徵，留有前期侵蝕或沉積的遺跡。山腰則分佈著起伏的大大小小滑動土體，呈標準的地滑地形。水保局第二工程所(2005)將梨山崩塌地區大致以集水區內之主要河谷為界，由西到東劃分為西區、東南區、東北區三個地滑區如圖2-22。根據地質調查結果，顯示此崩坍地形成是由於過去發生大規模岩盤滑動所造成，指出梨山賓館南側之馬蹄形陡坡(古滑落崖)下，有一向北延伸出之平緩山脊(古滑動體)，而呈凸狀台地型之地滑地形。梨山地滑區依照何春蓀(1986)之地質分類，屬於第三紀輕度變質岩區，其出露之地層屬中新世廬山層，如圖2-23 所示。本層主要由黑色至深灰色板岩(slate)、千枚岩(phyllite)、硬頁岩(argillite)及深灰色硬砂岩互層所組成，偶有零星散佈之泥灰岩團塊，劈理相當發達。此外，由於地形陡峭及河谷解壓與地質構造、氣候等自然因素影響，致使岩盤風化程度及岩層破碎程度均相當嚴重。工研院能資所(1993)指出覆蓋於新鮮岩盤上之崩積滑動體材料，組成為風化程度不一的板岩塊體與風化板岩碎屑，岩性單調，偶夾砂岩與石英岩，組成顆粒粒徑不一，膠結性不佳，強度低，透水性高，地層走向約呈 N15°~45°E，向東南傾斜 15~35°，並發現在河谷處之

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現象可能是因岩性軟弱及河谷解壓，造成邊坡頂部岩層潛移翻倒所致。富國技術工程公司(2001)進行排水廊道開挖之地質調查時，在崩積層底部量測岩層位態資料，經統計結果顯示劈理平均位態為 N36°E/32°SE，並有三組高角度節理：(1)N32°W/86°SW；(2)N29°E/83°SE；(3)N68°W/82°SW。由此三組節理可發現其傾角甚陡，幾近垂直，走向間夾角約為45+Φ/2。推斷其所受之大地應力方向，最大主應力方向為水平向，且其走向約為南北向，中間主應力方向則為垂直向，最小主應力方向為水平向，且其走向垂直最大主應力方向，因此其走向應為東南向。沿此垂直之節理面應可發現水平項之滑動痕跡，亦即此區域之岩層曾受橫移斷層之力學機制影響。圖2-22 梨山地滑分區示意圖(水保局二工所，2005)

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圖2-23 梨山地區區域地質圖(劉岫雲，2003)

2.3.3 氣象與水文

大甲溪由東向西流經梨山地滑區之北緣。內有兩條主要溪流，分別匯集西區集水區(梨山小築附近)與東南區集水區(梨山賓館至榮民醫院附近) 的水，並在地滑區中央偏北處匯合後，向北流入大甲溪。由民國85~91 年間中央氣象局梨山監測站資料得出梨山地區年平均氣溫15.2℃，最冷 1、2 月約 6~16℃，月平均氣溫最低為 1 月 9.4℃；而 7、 8 月溫度較高約 17~28℃，月平均氣溫最高為 6 月之 22℃，夏涼冬寒，相對濕度約在75~80%。梨山地區年平均降雨量 2,152 公釐，降雨主要受台灣地區梅雨季節及本區地形所影響，使得本區春夏季之雨量豐沛，全年中 2~9 月之月平均雨量均達190 公釐以上，其中 5、6 月之平均雨量達 514 公釐；而秋冬季則雨量甚少，自11 月至翌年 2 月為乾季，雨量僅及年雨量之 20.2 ％。此外，由工研院能資所(1993)在梨山地區地層滑動整治報告中，地下水位監測資料顯示地下水位容易受到降雨量之影響而改變其水位深度。

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2.4 梨山過去地滑相關文獻摘述

2.4.1 地滑狀況

民國七十九年四月，梨山地區因連日豪雨，造成省道台七甲線 70K+150 處大規模地層活動，長約 60 公尺路段遭到破壞，道路因而中斷，在崩塌區域上緣梨山賓館、梨管所活動中心、國民旅舍、台汽客運梨山站與台八線等處有嚴重的道路或建築物下陷與龜裂現象，此次的災害同時也推動梨山地滑區一系列的相關研究與整治。張其教(1984)統計梨山地區邊坡災害較易發生在五至八月雨量豐沛時期，邊坡滑動材料為崩積土。萬獻銘(1986)利用 x-ray 繞射分析崩積土礦物成份，發現此土層組成礦物為石英、伊萊石、綠泥石、交錯層黏土與澎潤石等黏土礦物。膨潤石及他種黏土礦物經風化作用後，黏土化現象顯著，在各種內外因素搭配下可能產生崩坍，且膨潤石含量多寡會影響崩坍規模大小。他種礦物具有扁平晶形，且聚遇水膨脹現象，常發現於崩塌地中。梨山地滑區地層相關文獻詳細說明依日期整理如表 2-3。中華顧問 (1996)將梨山地滑區地層組成探討依鑽探、室內試驗與現地調查結果，區分為三層：崩積土、風化破碎板岩、新鮮岩盤；劉長齡(1991)研究中橫公路岩坡地下水，指出中橫公路梨山以西岩層組成依序為，山坡堆積物、風化擾動板岩層、風化破碎板岩層及新鮮岩盤；蘇苗彬(1990)、蔡光榮(1987) 認為梨山地滑區地層材料為山坡堆積物、風化板岩層與新鮮岩盤所組成，而在山坡堆積物與風化板岩層或風化板岩層與新鮮岩盤之間夾雜黏土質粉土層；工業技術研究院能源與資源研究所(1993)規劃梨山崩坍地區 28 個鑽探孔，經由岩心判釋後指出，此區域之岩盤主要由板岩所構成，其上覆有較厚之崩積層，一般厚約2~10 公尺，部份地區厚達 38 公尺，由崩積土內部存在枯木，得知崩積土為過去邊坡滑動所造成的堆積物，而岩盤受到

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地質作用的影響，地表下 40 公尺處岩盤仍相當破碎，地下水造成風化作用的產生，使得破碎岩盤內產生褐色黏土，因此推估此區域岩層由崩積土、風化程度不一的板岩及新鮮板岩所構成。邱坤豪(2000)發現，鄰近梨山崩積地區之佳陽地區近河谷之板岩劈理位態與邊坡上之板岩劈理位態傾向相反，認為此區劈理之變化乃因大規模邊坡潛移造成，而並非構造上之褶皺作用。由於地層內風化程度嚴重，材料結構破碎，加上地震、豪雨等影響，造成此區域大小規模不一的地層滑動或潛移頻繁，地層內形成多個滑動塊體與滑動面。亞新工程顧問公司(1984)在台八線 82 公里處邊坡調查結果指出地層滑動破壞面位於崩積土層與新鮮岩盤間的軟弱粉土層，此層滑動速率隨著地下水位的升高而增加。蔡光榮(1987)認為邊坡滑動潛勢最高處在崩積土層的淺層不規則處，在崩積土層底部與風化破碎岩層或新鮮岩板岩層接觸位置，常形成透水層，容易加速風化對岩層的作用。劉長齡(1991)、蘇苗彬(1990)、蔡光榮(1987)認為易發生邊坡破壞的主要滑動層面為黏土質粉土夾層，此層夾於山坡堆積物與風化板岩層之間或風化板岩層與新鮮岩盤之間，在雨季發達的季節，由於地下水位的升高，也增加地層滑動的潛能，而地下水位的上升與下降也加速地層風化的可能。林炳森(1991)指出中橫公路崩積土材料在降雨或地下水升高時，大量的水流會使滲流壓力增加，迫使土體內孔隙水壓上升，有效應力降低，加上土體顆粒飽和度上升而降低抗剪角，使得邊坡破壞容易發生滑動。蘇苗彬(1990)指出滑動土體以崩積土層為主，此土體沿著崩積土層下方的砂質黏土夾層滑動，其破壞的形式推估為類似平面滑動破壞。謝敬義 (1984)認為在德基至梨山路段的邊坡破壞應屬於深層圓弧滑動，地層滑動的破壞面在風化破碎地層與岩盤之間。亞新工程顧問公司(1990)在中橫公

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路台七甲73k+150 路基災害修復工程報告指出，台汽客運梨山站西側與國民旅舍的滑動破壞，滑動面深度達20 公尺至 42 公尺。工研院能資所(1993)利用早期的研究與滑動體監測報告，並加入航照、線形構造、岩性構造、水系、崩塌地與地球物理探測等調查，判釋後將梨山地區地滑現象區分成 A、B、C 三種等級的危險程度，並分為西地滑區、東南地滑區與東北地滑區等三個區域的地滑分區，如圖 2-24 所示。西地滑區主要由A-1~A-9 等九個滑動土體所組成，各個滑動體在平面上呈馬蹄或角形；東南地滑區由 B-1~B-14 等十四個滑動土體所組成，主要滑動方向為北北東，約略與區域性的地層走向平行；東北地滑區 C-1~C-10 等十個滑動體所組成，多位於逆向坡而朝西北滑動，主要滑落崖多沿地層走向排列，在平面上呈馬蹄形或角形。

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表2-3 梨山地滑區地層相關文獻表研究者 (年代) 研究位置研究結果滑動體地層組成張其教 (1984) 梨山地區邊坡災害較易發生在五月至八月雨量豐沛時期。亞新工程 (1984) 台八線82 公里處調查指出地層滑動破壞面位於崩積土層與新鮮岩盤間的軟弱粉土層，此層滑動速率隨著地下水位的升高而增加。謝敬義 (1984) 中橫德基至梨山段邊坡破壞應屬於深層圓弧滑動，地層滑動的破壞面在風化破碎地層與岩盤之間。萬獻銘 (1986) 中橫公路沿線崩積土礦物成份為石英、伊萊石、綠泥石、交錯層黏土與澎潤石等黏土礦物。此類礦物經風化作用後，黏土化現象顯著；膨潤石含量多寡會影響崩坍規模大小。他種礦物有扁平晶形，且可能聚遇水膨脹，常發現於崩塌地中。蔡光榮 (1987) 中橫德基至梨山段認為邊坡滑動潛勢最高處在崩積土層的淺層不規則處；在崩積土層底部與風化破碎岩層或新鮮岩板岩層接觸位置，常形成透水層，容易加速風化對岩層的作用。山坡堆積物、風化板岩層與新鮮岩盤所組成蘇苗彬 (1990) 滑動土體以崩積土層為主，此土體沿著崩積土層下方的黏土夾層滑動，其破壞的形式推估為類似平面滑動破壞。山坡堆積物、風化板岩層與新鮮岩盤所組成亞新工程 (1990) 中橫公路台七甲 73k+150 報告指出，台汽客運梨山站西側與國民旅舍的滑動破壞，滑動面深度達20 公尺至 42 公尺。劉長齡中橫公路沿線指出中橫公路梨山以西岩層組成依序為，山坡堆積物、風化擾山坡堆積物、風化擾動板岩層、

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表2-3(續) 梨山地滑區地層相關文獻表研究者 (年代) 研究位置研究結果滑動體地層組成林炳森 (1991) 此區崩積土材料在降雨或地下水升高時，大量的水流會使滲流壓力增加，迫使土體內孔隙水壓上升，有效應力降低，加上土體顆粒飽和度上升而降低抗剪角，使得邊坡破壞容易發生滑動工研院能資所 (1993) 梨山地區此區域主要由板岩所構成，上覆之崩積層厚約2~10 公尺，部份地區厚達38 公尺，皆為過去邊坡滑動所造成的堆積物，而岩盤受到地質作用的影響，地表下40 公尺處岩盤仍相當破碎，地下水造成風化作用的產生，使得破碎岩盤內產生褐色黏土。崩積土、風化程度不一的板岩及新鮮板岩構成中華顧問 (1996) 梨山地區由鑽探、室內試驗與現地調查結果，主要可分為三層：崩積土、風化破碎板岩、新鮮岩盤崩積土、風化破碎板岩、新鮮岩盤邱坤豪 (2000) 鄰近梨山崩積地區之佳陽地區發現，近河谷之板岩劈理位態與邊坡上之板岩劈理位態傾向相反，認為此區劈理之變化乃因大規模邊坡潛移造成，而並非構造上之褶皺作用。富國工程 (1996) 梨山地區由G1、G2 排水廊道發現ㄧ巨大剪裂帶，其中剪裂泥經比對與 B11、B13 滑動體鑽孔底部之黏土狀板岩相當類似。研判為剪裂泥之延伸，而非強風化板岩。推估此區較深層之基盤中由於大地應力作用造成相當廣泛之剪裂帶，當大甲溪河谷下沏造成河谷解壓後，造成滑動變位或潛移變位。

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圖2-24 梨山地滑分區與滑動體位置圖(劉岫雲，2003)

2.4.2 崩積層材料分類

工研院(1993)採用藤原明敏地滑地質風化程度分類標準，將梨山地區組成地層崩積土層分為五類，如表 2-4 所示。典型地層剖面與地層材料狀況如圖 2-25、圖 2-26，第一層由崩積土(Dt)覆蓋，其主要包含一般棕色表土及含礫石之土壤。下一層為風化岩層，其因風化等級不同，又可細分為兩類；中風化層(W2)與弱風化層(W3)。崩積土與風化岩層中間或是風化岩

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母岩，也就是新鮮岩盤(Rf)。藤原明敏從風化程度對崩積層材料來分類，礙於早期台灣鑽得的岩心品質不良，無法做更進一步的研究。由圖 2-26 亦明顯可看出鑽探的岩心只能取得板岩塊，岩塊與岩塊間膠結的土壤均無法取樣，其分類無法充分反應梨山崩積地層之特性。也因此不能瞭解岩心中岩塊細料顆粒間排列分佈情形，更無法製作試體並施做室內力學試驗。黃玉麟(2006)對梨山崩積層 B9 滑動體鑽的 N1 孔及 N2 孔，改良鑽探方法以後，提高岩心提取率超過 95%並取得完整的岩心，且可以清楚的紀錄岩塊間膠結土壤之特徵。藉此提出以地質材料、顆粒排列方式、弱面與裂隙、膠結充填物以及風化程度等五項指標，來分類梨山地層之岩心。第一類灰色板岩夾黃色黏土(SY)，主要分佈在滑動體淺層接近地表部分；位於地水位以上，黃色黏土可能為地表細料土壤順著地表水沿裂隙下滲而膠結於板岩裂隙之間；第二類灰色板岩夾灰色黏土(SG)，其板岩所夾之灰色黏土，應為原崩積物之母岩因風化作用而生；第三類灰色完整板岩(S) 則為新鮮岩盤的部分；第四類灰色黏土夾灰色板岩碎屑則為軟弱層，其他研究或稱為沉泥質黏土層，判定可能為滑動面。整理如表 2-5 所示，分類方法流程如圖2-27。賴忠良(2006)參考黃玉麟(2006)材料分類準則後，以材料力學行為模式為觀點將崩積層材料分為四類，如圖2-28。第一類，灰色黏土夾灰色板岩顆粒；第二類，破碎板岩岩體；第三類，灰色板岩內含有節理(節理厚度不可忽略)；第四類，灰色板岩內含有節理(節理厚度可忽略)。表 2-6 列出各類型崩積層材料組成與特性、力學模式與建議使用的破壞準則。

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表 2-4 崩積地層分類基準表(藤原明敏，1979) 地滑地質符號名稱岩心的形狀及色調組成地質的特徵崩積土地滑 (崩積土黏質土) 岩盤地滑 (岩盤風化岩) Dt 崩積土土砂狀褐色系 1.含一般的表土層，廣義的崩積土是夾礫的土壤，常呈褐色部分。 2.滑動面亦有可能發生於二次堆積物中。 3.老期崩積土以 Dt2 表示，岩盤中的擾亂黏土以Dc1，細片至破片狀的擾亂部分以Dr 表示。移動土塊移動土塊 W1 強風化岩 _原岩色系黏土狀 1.與原岩石呈同一色調的黏土，硬質黏土及未固結狀之粉土。 2.黏土類保持原岩石組織，砂質類呈均質土類。 3.褐色系以 W1'表示。 4.為一次堆積物。準移動或準不動土塊移動土塊 W2 中風化細片原岩色系 1.與原岩石呈同一色調且呈細片狀的岩心。 2.地表的岩層露頭富含裂隙或軟質。 3.褐色系以 W2'表示。準不動岩盤移動至準移動土塊 W3 弱風化岩圓板狀至塊狀原岩色系 1.與原岩石呈同一色調且呈圓板狀至塊狀的岩心。 2.地表呈新鮮岩層露頭。 3.褐色系以 W3'表示。不動岩盤準不動岩盤 Rf 基盤岩棒狀原色岩系新鮮的基盤岩岩心呈完整棒狀。不動岩盤不動岩盤備註 W3 及 Rf 若位於 Dt、Dc1、 Dr、W2 之上時，則應視為移動岩塊。 1.地形平緩。 2.山谷地形。 3.馬蹄狀滑落土體，地表坡面陷沉帶，水池及濕窪 1.地形較陡。 2.山脊形地形。 3.地滑頭部及兩側與線狀構造有密切關

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表 2-5 岩心分類方法(黃玉麟，2006) 類別代碼岩心描述說明第一類 SY 灰色板岩夾黃色黏土板岩顆粒排列整齊為SY 板岩顆粒排列不整齊為SY' 第二類 SG 灰色板岩夾灰色黏土板岩顆粒排列整齊為SG 板岩顆粒排列不整齊為SG' 第三類 S 灰色板岩完整板岩塊為S 含節理面分佈則為SJ 第四類 C 灰色黏土夾灰色板岩碎屑軟弱層第五類 BF 回填土表2-6 崩積層材料分類組成與特性、力學模式與建議使用的破壞準則 (賴忠良，2006) 崩積層材料編號材質材料描述與力學行為力學模式破壞準則(建議) 第一類灰色黏土夾灰色板岩顆粒灰色黏土夾板岩顆粒、偶夾一些許石英顆粒，抗剪強度相當低。彈塑性力學模式摩爾-庫倫彈塑性模式第二類破碎板岩岩體破碎的岩體材料，灰色板岩及灰色黏土所組成，內含極高密度節理面，屬於強到中度風化性的板岩，板岩顆粒排列不規則性。輕度至中度變質作用造成礦物重新排列形成劈理面，承受到大地應力作用後，形成整齊破碎的狀態。彈塑性力學模式 Hoek-Brown 準則第三類灰色板岩內含有節理 (節理厚度不可忽略) 具有較完整的板岩塊，力學行為受不連續面分布及不連續面間接觸機制控制。內部只具有幾組的節理存在，而節理面，大部分夾有灰色黏土。彈-塑性體加上弱面的特性 PANDE(1993)組構性彈塑性力學模式第四類灰色板岩內含有節理 (節理厚度可忽略) 完整的板岩塊，力學行為主要受不連續面分布及不連續面間接觸機制控制。內部只具有幾組的節理存在，節理面厚度薄到可以忽略或不存在。彈性體力學模式屈服前：林建宏 (1992)之異向性等值岩體力學彈性關係。屈服後： Hoek-Brown 或摩爾-庫侖岩石破壞準則

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圖2-25 典型梨山地區崩積層剖面(工研院，1993)

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圖2-27 岩心分類流程圖(黃玉麟，2006) 圖2-28 崩積層材料分類(賴忠良，2006) 第三類：灰色板岩內含有節理 (節理後度不可忽略) 第四類：灰色板岩內含有節理 (節理後度可忽略) 第一類：灰色黏土夾灰色板岩顆粒第二類：破碎板岩

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圖2-29 X1、X2 及 X3 鑽孔位置示意圖(劉盛華，2007)

2.4.3 既有一般物性及力學試驗成果

依藤原明敏的分類，梨山崩積層可分為崩積土層、風化岩層、軟弱粉砂質黏土層及岩盤等。其強度及膠結性不一，新鮮岩盤處常帶有劈理及節理，不易取得完整試體。因此早期多用重模試體或明坑開挖得到之崩積土壤進行試驗。各類研究都對崩積層分類有不同的定義，為避免混淆，本研究接則統一採用唐禎國(2007)之分類，見表 2-7。劉盛華(2007)將過去學者或工程單位(蘇苗彬，1990、亞新顧問，1990、林柄森，1991、蔡光榮，1987、工研院，1993)研究所得的力學性質整理如表 2-8，分別討論各類材料在重模以及自然試體下強度參數。工研院能資所(1993)調查梨山地層滑動，對此處地層材料做相關的室內試驗，其中直接剪力試驗採用四號篩以下之顆粒重模試體進行六組試驗；三軸試驗則以取自滑動面附近土樣，以自然沉降重模所得試體進行試

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驗。試驗結果如表 2-9、表 2-10。其中表 2-10 顯示以自然沈降法所得的重模土樣，主要由黏土、粉土或黏土質粉土所組成，重模後三軸試驗所得的凝聚力與抗剪角偏低，性質如同土壤，剪力試驗的抗剪角則較三軸試驗結果高出很多，可能是重模的夯實能量不同，且材料也不盡相同所致。方世傑(1990)、楊東賢(1990)及黃信璋(1991)於梨山中橫公路台七甲 73k 處以鑽孔及塊狀試體取樣，鑽孔分佈於 B1、B4 滑動體上，見圖 2-30。圖中 BH1~BH6 為方世傑等人所佈鑽孔位置。N1、N2 為黃玉麟(2006)於 B-9 滑動體進行鑽探取樣。表2-11 為方世傑(1990)於中橫公路 73k 處試驗所得的一般物性試驗結果，顯示崩積土在現地含水量狀況下其膠結性不良；現地取得塊狀土體進行大型直接剪力試驗結果，凝聚力在 0.017~0.25kg/cm2，摩擦角约 31.9~38°；利用鑽探在滑動面處的沉泥質黏土的土樣，其直接剪力試驗結果為凝聚力 0.13kg/cm2，摩擦角 18.2°，而三軸試驗(三段式飽和壓密不排水)得到結果，凝聚力 0.29kg/cm2，摩擦角 18.5°，方世傑推估此沉泥質黏土為造成滑動的主因；崩積土的壓縮性：壓縮指數 0.15~0.16，再壓縮指數為 0.014~0.018，預壓密壓力 0.3~0.5kg/cm2，此預壓密壓力推估為覆土層因滑動而造成解壓；而岩石的耐久性試驗則被歸納為中高耐久性之岩石。楊東賢(1990)使用台七甲 73k 邊坡之鑽探岩心(NX 尺寸)，進行一系列消散性耐久試驗、超音波試驗、單壓試驗與點載重試驗。研究成果將地層材料分為崩積土、破碎板岩崩積層、沉泥質黏土層、新鮮岩盤。試驗結果顯示崩積土風乾含水量0.12%、密度 2.7g/cm3、比重2.70、吸水率 0.32%，沉泥質黏土層風乾含水量 0.26%、密度 2.67g/cm3、比重 2.69、吸水率 0.57%。黏土礦物經由 X 光繞射分析得到主要成份為雲母。另外於利用反

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覆泡水、烘乾模擬不同風化循環中，測得與超音波速以及單壓強度，結果發現風化循環次數愈高其超音波速愈低，單壓強度也愈低。黃信璋(1991)研究台七甲 73k 滑動層沉泥質黏土層力學特性，結果為沉泥質黏土含水量 9.6%~14.5%，平均單位重 2.315t/m2，三軸不排水壓縮強度試驗有效凝聚力 0.13~0.29kg/cm2，有效摩擦角 18.2~18.5°，標準貫入值因孔位不同約在 10~14 與 4~6，屬於軟弱至中等硬度之黏土，單向度壓密曲線Cc=0.088~0.092、Cr=0.023~0.024。劉啟鋒(1990)研究中橫公路台七甲 72K+500 處的邊坡穩定性，在監測兩孔水位計(A-1 深度 20m、A-2 深度 13m)資料後發現地表下 5.85m 與 5.57m 處有一滑動面。其研究在埋設兩孔水位計旁各進行一立方公尺之明坑開挖，取得崩積土密度分別為 1.99g/cm3與 1.93g/cm3 ，並在選擇 A-1 明坑開挖下方進行直徑 1.1m 的試井開挖(深度 6.3m)，並將試井開挖所得到的現地土樣進行相關的材料特性試驗(開挖取得之材料土壤基本性質表 2-12)，試井開挖後土壤分層為表土層(0.0~0.6m) 、灰黑色板岩礫石土 (0.6~2.40m)、黃棕色黏土夾雜板岩塊與岩層(2.40~4.20m)、破碎灰色板岩層(4.20~5.90m)、砂質黏土(5.90~6.30m)。另外利用縮小現地顆粒級配以製作重模試體再進行直接剪力試驗，試驗結果如表 2-13 及表 2-14。經由粒徑分佈曲線得知明坑土樣顆粒分佈一致，屬於良好級配土壤，而其板岩材料消散耐久性試驗得到在第二次循環百分比平均為94.87%，其抗風化能力不弱；另外在直接剪力試驗結果得知，最大顆粒粒徑變大，細粒料含量減少時，凝聚力有逐漸變小的趨勢，摩擦角值隨著試體最大顆粒粒徑增加而上升，與細料含量之關係則較不明顯，可能因試驗儀器不同及試體大小尺寸影響所致。

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由上述梨山地區崩積土層的相關研究將其整理為表2-15。方世傑(1990) 等人將梨山地區地層組成由地表向下區分為崩積土層、風化板岩層、新鮮岩盤，粉土質黏土層則夾於各層之間。粉土質黏土層含水量在 15~18%之間、抗剪角 9~16°，被判定為地層滑動主要層面；崩積土的抗剪角大約在 35~40°之間，凝聚力偏低，可能是與材料形成方式有關，板岩顆粒隨機的分佈在地層內，顆粒大小不一，造成膠結性不良，剪力強度可能受到顆粒大小所控制；板岩主要組成礦物為雲母，因此容易受到風化作用，而依照風化程度的差異也反映在板岩顆粒的形狀上，在模擬風化作用，風化循環次數愈高其超音波速愈低，單壓強度也愈低。中興大學與工研院所做的梨山崩坍地材料力學試驗，大多在研究軟弱的粉土質黏土的力學行為，對於崩積土層與風化板岩層僅以直剪試驗定義力學參數，但其組成相較於粉土質黏土更複雜且顆粒大小不一。羅文驤(2007)則視梨山崩積層為併構岩材料，並針對影響其材料強度因子加以探討。所施作併構岩之試體發現破壞面未有直接穿越岩塊者，多為沿著岩塊間發展。岩塊分布較少區域產生膨脹情形，而岩塊分布較多區域則束制膨脹的行為。岩塊含量高時，岩塊相互束制，可能產生岩塊相互磨擦而延邊緣破碎之行為，反應較大之強度。當岩塊含量小於 25%，材料強度依舊有隨著岩塊增加而成長之趨勢。併構岩材料之彈性模數隨岩塊含量增加而上升，並具隨應變量增大而遞減之趨勢，岩塊含量少之併構岩，在大應變量下遞減情形也較大。劉盛華(2007)探討梨山滑動地層之滑動面材料(灰色黏土夾板岩碎屑) 之顆粒組成及強度關係。發現此類材料岩塊含量約2.77~8.74%，基質土壤含量 91.26~97.23%；試體比重 2.64~2.76、飽和含水量 8.93%~16.42%、孔隙比0.28~0.55、有效粒徑 D10= 0.00102~0.0218mm、D60= 0.1~2.42mm、D30=

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0.009~0.22mm、Cu= 84.75~406.86、Cc= 0.07~0.99，統一土壤分類法分類為粉土質砂(SM)。一般物理性質試驗結果，板岩比重為 2.76、飽和含水量 0.25%、孔隙比 0.00702；基質材料比重 2.70、液性限度 39.88%、塑性限度29.56%、塑性指數 10.32%，Casagrande(1948)的塑性圖分類為低塑性粉土(ML)。推估深層灰色黏土夾灰色板岩碎屑，岩塊含量較低(10%以下)，且最大岩塊粒徑2cm 或更小，三軸實驗結果顯示岩塊含量與材料強度並無明顯的關係，亦即無明顯尺寸效應，材料行為由基質土壤控制，但岩塊排列方式與分佈會影響試體的破壞型態與應力應變曲線的行為。材料在受剪初期，孔隙水壓隨應變量增加而增加，隨著應變量增加到某一定值，受剪脹作用影響，孔隙水壓開始降低，此現象類似緊密砂或過壓密黏土的材料行為。由三個不同應力路徑試驗結果，利用p’q’圖可回歸得到修正的破壞包絡線Kf line，可得到材料強度參數為凝聚力 c=0.13 kg/cm2，有效摩擦角 (Φ’)=26.74°。表 2-7 與過去研究者對梨山崩積層歸納(唐禎國，2007) 研究者(年代) 崩積層分類藤原明敏(1979) 崩積土風化破碎岩或弱風化岩強風化岩基盤岩回填土方世杰(1990) 崩積土風化板岩層粉土質黏土層新鮮岩盤回填土唐禎國(2007) 灰色板岩夾黃色黏土灰色板岩夾灰色黏土灰色黏土夾灰色板岩碎屑完整板岩回填土註：唐禎國(2007)解釋，當板岩岩塊含量超過 50%，則以灰色板岩在前。當黏土含量較多，則以灰色黏土或黃色板岩在前

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表2-8 梨山崩積材料力學性質 (劉盛華, 2007) 蘇苗彬(1990) 亞新顧問(1990) 林炳森(1991) 蔡光榮(1987) 工業技術研究院能源與資源研究所(1993) 中華工程(1996) 資料來源地層參數 地層種類 _(t/mc 2₎ _(°)Φ _(t/mc 2₎ _(°)Φ _(t/mc 2₎ _(°)Φ _(t/mc 2₎ _(°)Φ _(t/mc 2₎ _(°)Φ _(t/mc 2₎ _(°)Φ 崩積土 0 35 0 29.0-34.5 0.17-1.6 33.0-38.0 1.9 -3.9 33.5-35.0 0.1-2.2 15-45 0.04-1.97 27.1-27.5 強至中度風化板岩 _2.0-6.0 _36-39 崩積土強至中度風化板岩 _{0.5-1.1 28.7-30.9} 滑動面弱風化至新鮮板岩 2.1-3.8 9.0-16.0 1.3-2.9 18.2-18.5 1.8-4.0 25-45 0-2.0 20-23 0.3-1.8 28.5-31.3 備註皆以重模試體為主皆以鑽探取樣所得到之天然試體 (NX) 崩積土材料為重模試體滑動面材料為現地薄管取得之天然試體皆以重模試體為主皆以鑽探取樣所得到之天然試體(NX)

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表2-9 四號篩以下重模直接剪力試驗結果(工研院，1993) 項目 C＇ ψ＇備註 1 0.6 36 預壓6kg/cm2 2 0.2 39 預壓3kg/cm2 3 0.2 23 4 0 23 5 0.05 20 6 0.3 38 表2-10 三軸 SCU 試驗結果(工研院，1993) 項目 1 2 3 4 5 抗剪角(°) 10 19 14 19 13 凝聚力(kg/cm2) 0.07 0 0.04 0 0 有效抗剪角(°) 20 34 15 45 28 有效凝聚力(kg/cm2) 0.1 0.08 0.22 0.02 0.01 土樣分類 SC SP-SC SC SP-SM SM 註：土樣分類乃利用統一土壤分類規範所區分S 為砂土，C 為黏土，M 為粉土。P 代表土壤材料為貧級配。表2-11 一般物理性質試驗結果(方世傑，1990) 一般物理性質材料取得方式土層材料 _濕密度 (g/cm3) 比重孔隙比含水量 (%) 液性限度 (%) 塑性限度 (%) 液性指數 (%) 明坑開挖崩積土 2.14 2.7 0.49 18.07 42 28 14 崩積土 2.02 2.75 0.42 3.83 NP NP NP 灰色板岩碎屑 2.17 2.75 0.44 10.59 NP NP NP 鑽探bh-1 沉泥質黏土 2.29 2.82 0.42 15.15 25 18 7 崩積土 1.94 2.67 0.6 16.19 NP NP NP 鑽探bh-2 灰色板岩碎屑 2.42 2.74 0.23 8.51 32 21 11 註：分類法與黃玉麟(2006)做比較，崩積土同(SY’或 SY)；灰色板岩碎屑類似(SG)，沉泥質粘土稱為軟弱帶(C)

崩積地層工址特性評估與大地工程問題---子計畫：崩積地層的力學行為(III)

行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 ■期末報告