梨山地區崩積層成因與崩積材料之力學行為

國立交通大學

土木工程學系碩士班

碩士論文

梨山地區崩積層成因與崩積材料之力學行為

The Origin and Mechanical behavior of

Colluvial Deposits at the LiShan area

研 究 生：王智仁

指導教授：廖志中 博士

中華民國九十七年七月

1

梨山地區崩積層成因與崩積材料之力學行為

The Origin and Mechanical behavior of

Colluvial Deposits at the LiShan area

研究生：王智仁

Student: Chih-Jen Wang

指導教授：廖志中 博士

Advisor: Dr. Jyh-Jong Liao

國立交通大學

土木工程學系碩士班

碩士論文

A Thesis

Submitted to Department of Civil Engineering

College of Engineering

National Chiao Tung University

In Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master

in

Civil Engineering

July 2008

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

梨山地區崩積層成因與崩積材料之力學行為

The Origin and Mechanical behavior of Colluvial

Deposits at the LiShan area

學生：王智仁

指導教授：廖志中 博士

國立交通大學土木工程學系碩士班

中文摘要

梨山崩積層是由破碎板岩與其風化形成之土壤所構成，經侵蝕作用造 成凹凸起伏之地形。此種地形、地質條件極易於豪雨或地震後產生滑動。 本研究藉由地質鑽探取得之完整鑽心及既有之地質資料對此區域之崩積 層形成之崩塌機制加以分析探討。隨後於實驗室進行一系列的一般物理性 質試驗及三軸壓密不排水試驗，利用試驗結果分別對崩積材料的力學行為 與粒徑分佈及岩塊含量等關係進行分析討論，來幫助釐清崩積材料力學性 質與滑動關係，使整個梨山區域之崩積材料特性及崩積層形成之崩塌機制 更為明瞭。 本文針對梨山地滑區 B13 滑動體 B1 鑽孔所鑚得之崩積材料進行一系 列的三軸不排水試驗，結果顯示滑動面材料之岩塊含量低於16%，主要為 基質土壤所構成，越深層滑動帶越有過壓密之現象。綜合劉盛華(2007)對 梨山崩積層軟弱材料之試驗結果得出，此區域之灰色黏土夾板岩碎屑類材 料之C＇≒0.3 kg/cm2，Φ’≒20.6°。另外綜合羅文驤(2007)對梨山區域板岩 夾粘土類材料比較發現，其強度有隨岩塊含量增加而增加之趨勢。此外， 結合唐禎國(2007)及黃玉麟(2006)之資料，由劈理位態分布狀況推估梨山地 區崩積層之形成可能為大規模之山坡潛移導致。研究場址B13 滑動體下層 軟弱層區亦應為潛移剪切作用形成。 關鍵字：崩積層、併構岩、三軸壓密不排水實驗、邊坡潛移

The Origin and Mechanical behavior of Colluvial

Deposits at the LiShan area

Student：Chih-Jen Wang

Advisor：Dr. Jyh Jong Liao

Institute of Civil Engineering

National Chiao Tung University

Abstract

The Lishan colluvial deposits are composed of fractured slate and its weathered soils. The ground surface exhibits concave-convex relief which were formed by erosion. Thus, the terrain and geology indicate that landslide is easy to be triggered by rainfall or earthquake. The study aims to investigate the origin of the colluvial deposits and the mechanical behavior of the deposits. Hence, two borehole are drilled at the landslide area, one at zone 5 and the other at zone 13. A series of physical property tests and undrained triaxial compression tests of colluvial cores are conducted.

The colluvial cores drilled from the sliding belt of the landslide zone 13 shows that sliding interfaces are composed of grey clay with 16% less of slate detritus. Besides, a series test of liquid limit and plastic limit on the core specimens are perfomed. The test results show that the deeper of sliding interface is the more over-consolidation of the interface material. The results of undrained triaxial compression tests show that the strength parameters of gery clay with slate detritus C’ and Φ’ are about 0.3 kg/cm2 and 20.6°, respectively. The test results also show that the triaxial peak strength increase with the increase of block content. Finally, the study integrates the site investigation results of Huang(2006) and Tang(2007) and concludes that the Lishan colluvial deposits may be formed by large-scale hillslope creep. The deeper sliding belt at landslide zone 13 is also formed by a large-scale hillslope creep.

Key Word:colluvial deposits, Bimrock, Triaxial compression test, Hillslope Creep

誌謝

當初很幸運的可以考進來這裡的研究所，也很幸運的可以拜在廖老師 的門下。研究所的這兩年來受了指導教授 廖志中博士很多的教導與照顧， 老師常常為了改學生的論文ㄧ個頭兩個大的，也很感謝另ㄧ位指導的潘以 文老師，被兩個老師一起釘的經驗並不是每個研究生都會有的經驗，但進 了潘廖之後，才發現這其實很不錯，這應該也是只有潘廖才會有的體驗吧！ 真的很謝謝兩位老師，最後這本論文才能順利完成。也謝謝在學時，方永 壽教授、林志平教授、黃安斌教授及單信瑜教授在課業學問上的教導。另 外並感謝口試委員李德河教授、黃燦輝教授、陳昭旭副教授與吳建宏助理 教授百忙之中抽空為我指導，費心的審核與提供建議，才能使學生的論文 得以完成，特別致上最高謝意。 謝謝研究所生活中的各位同學，你們替我帶來了很多生活跟課業上的 幫忙與樂趣，有幸跟大家一起當同學，真是有福氣！特別謝謝同門的凱， 還有小田跟聰吉，歹戲拖棚，讓你們等很久了啦！也謝謝一起在梨山鑽探 的很龜的永奇的陪伴。 謝謝阿華跟小驤學長以及全修，教我關於試驗儀器 的架設還有實驗方面的問題。最後我也要謝謝那幫支持我的大學好友(就是 你們啊！！要點名嗎！？呵)默默的替我加油！很謝謝大家！還有那些默默 在背後支持我為我加油的人，謝謝你們。 最後，謝謝我的家人們，爸媽，妹妹以及伴我ㄧ起長大的弟弟，謝謝 你們ㄧ路的支持我並帶給我精神上的鼓勵。還有看不到這本論文的爺爺， 因為有您的保佑，我才可以順利口試，也希望你在另ㄧ個世界過的更好。

目 錄

中文摘要...I ABSTRACT ... II 第一章 前言... 1 1.1 研究背景... 1 1.2 研究目的... 2 1.3 研究流程... 2 第二章 文獻回顧... 4 2.1.1 崩積層的形成 ... 4 2.1.2 崩積層崩塌特性與型態... 6 2.1.3 崩塌破壞行為與邊坡潛移模式... 7 2.2 土石混合材料之力學特性... 10 2.3 梨山地區概況介紹... 25 2.3.1 地理位置與交通概況... 25 2.3.2 地形與地質 ... 27 2.3.3 氣象與水文 ... 29 2.4 梨山過去相關文獻摘述... 30 2.4.1 地滑狀況 ... 30 2.4.2 崩積層材料分類 ... 36 2.4.3 既有一般物性及力學試驗成果... 43 第三章 研究方法... 53 3.1 地質鑽探... 53 3.1.1 研究場址 ... 53 3.1.2 鑽探位置 ... 55 3.1.3 鑽探取樣方法與保存... 58 3.2 試驗規劃... 63 3.2.1 試驗材料及數量規劃... 63 3.2.2 試驗流程 ... 65 3.2.3 試體準備 ... 66 3.3 實驗設備... 68 3.3.1 軟岩三軸試驗系統... 68 3.3.2 土壤三軸試驗設備... 75 3.4 實驗步驟... 76 3.4.1 三軸壓縮試驗-灰色板岩夾灰色黏土材料 ... 76

3.4.2 三軸壓縮試驗-灰色黏土夾灰色板岩碎屑材料 ... 77 3.4.3 基本物性試驗 ... 78 第四章 研究結果與討論... 80 4.1 一般物理性質試驗... 80 4.2 三軸壓密不排水試驗結果... 82 4.2.1 三軸壓密不排水應力應變曲線-灰色板岩夾灰色黏土 ... 84 4.2.2 三軸壓密不排水應力應變曲線-灰色黏土夾板岩碎屑 ... 85 4.2.3 三軸壓密不排水超額孔隙水壓變化曲線-灰色板岩夾灰色黏土 ... 90 4.2.4 三軸壓密不排水超額孔隙水壓變化曲線-灰色黏土夾板岩碎屑 ... 92 4.2.5 三軸壓密不排試驗剪力強度參數... 94 4.2.6 綜合分析討論 ... 95 4.3 崩積層形成原因探討... 103 4.3.1 地質鑽探結果 ... 103 4.3.2 崩積層形成的崩塌機制探討... 103 第五章 結論與建議... 113 5.1 結論... 113 5.2 建議... 114 參考文獻... 115 附錄 A ... 119 附錄 B ... 125

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) ... 16 表2-2 5 組不同含量比的砂-黏土混合試體(Vallejo，2000)... 16 表2-3 梨山地滑區地層相關文獻表 ... 33 表2-4 崩積地層分類基準表(藤原明敏，1979) ... 38 表2-5 岩心分類方法(黃玉麟，2006) ... 39 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... 39 表2-7 與過去研究者對梨山崩積層歸納(唐禎國，2007) ... 47 表2-8 梨山崩積材料力學性質 (劉盛華，2007) ... 48 表2-9 四號篩以下重模直接剪力試驗結果(工研院，1993) ... 49 表2-10 三軸SCU試驗結果(工研院，1993)... 49 表2-11 一般物理性質試驗結果(方世傑，1990) ... 49 表2-12 崩積土與砂質黏土基本參數(劉啟鋒，1990) ... 50 表2-13 不同粒徑凝聚力與摩擦角大小(劉啟鋒，1990) ... 50 表2-14 砂質黏土強度參數(劉啟鋒，1990) ... 50 表2-15 梨山地區崩積土層的相關研究整理 ... 51 表3-1 B5 滑動體監測儀器列表(整理自富國工程，2001)... 54 表3-2 三軸壓密不排水試驗規劃與取樣位置 ... 64 表4-1 B1 孔現地含水量... 81 表4-2 試驗段物理性質結果 ... 82 表4-3 試體基本資料表 ... 83 表4-4 三軸壓密不排水試驗試體基本資料表(劉盛華，2007) ... 97 表4-5 試體編號及基本資料表(羅文驤，2007) ... 98 表4-6 劈理統計表 ... 105 表4-7 G1 排水廊道地質調查資料(整理自水保局二工所，2003) ... 106 表4-8 G2 排水廊道地質調查資料(整理自水保局二工所，2003) ... 107 表4-9 X2 與X3 劈理位態資料(唐禎國，2007)... 108

圖 目 錄

圖1-1 研究流程圖... 3 圖2-1 邊坡發展圖(Wood，1942) ... 5 圖2-2 崩積層分類示意圖(董家鈞、楊賢德，2001)... 6 圖2-3 典型崩塌地地形示意圖(藤原明敏，1970)... 6 圖2-4 岩石邊坡破壞模式(Hoek&Bray，1977) ... 8 圖2-5 山坡潛移作用類型(Chigira，1992)... 9 圖2-6 併構岩體積含量比與有效摩擦角關係圖(Medley，2001) ... 17 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 ... 17 圖2-8 試體強度受到尺寸效應影響結果圖(Marsal，1969) ... 18 圖2-9 最大粒徑與內摩擦角關係(Marachi，1972) ... 18 圖2-10 岩塊與基質在不同含量下之排列 (Montrasio，1998) ... 19 圖2-11 多個立方體元素所構成單一個試體示意圖(Montrasio，1998) ... 19 圖2-12 應變門檻值εmax與岩塊含量p之關係圖(Montrasio，1998) ... 20 圖2-13 單剪試驗尖峰剪力強度與含量比關係圖 ... 20 圖2-14 不同圍壓中孔隙率與含量比曲線 (Vallejo，2000) ... 21 圖2-15 含量比變化下砂與黏土顆粒排列情形 (Vallejo，2000) ... 21 圖2-16 乾淨砂受黏土填於孔隙中之理論模型(Vallejo，2000) ... 22 圖2-17 破壞強度與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2002) ... 22 圖2-18 楊氏模數與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2002) ... 23 圖2-19 凝聚力與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2002)... 23 圖2-20 內摩擦角與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2002) ... 24 圖2-21 梨山交通位置圖(工研院能資所，1993)... 26 圖2-22 梨山地滑分區示意圖(水保局二工所，2005)... 28 圖2-23 梨山地區區域地質圖(劉岫雲，2003)... 29 圖2-24 梨山地滑分區與滑動體位置圖(劉岫雲，2003)... 35 圖2-25 B9 滑動體上B-B’剖面地層與劈理位態圖(黃玉麟，2006)... 36

圖2-26 典型梨山地區崩積層剖面(工研院，1993)... 40 圖2-27 梨山地區地層材料分類圖示(工研院，1993)... 40 圖2-28 岩心分類流程圖(黃玉麟，2006)... 41 圖2-29 崩積層材料分類(賴忠良，2006)... 41 圖2-30 X1、X2 及X3 鑽孔位置示意圖(劉盛華，2007)... 42 圖2-31 岩心分類流程圖(唐禎國，2007)... 42 圖2-32 材料力學行為分類流程圖(唐禎國，2007)... 43 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 ... 52 圖3-1 鑽孔位置示意圖 ... 55 圖3-2 B1 鑽孔位置及深度圖(修改自富國工程，2001)... 56 圖3-3 B1 鑽孔位置示意圖... 56 圖3-4 B2 鑽孔位置及深度圖(修改自富國工程，2001)... 57 圖3-5 B2 鑽孔位置示意圖... 57 圖3-6 鋼索式取岩心法示意圖(Clayton, et al., 1995) ... 59 圖3-7 實際鋼索取樣現況 ... 60 圖3-8 爪狀矛頭... 61 圖3-9 三層岩心筒(劉武志，1979)... 61 圖3-10 岩心筒內外管及鑽頭 ... 62 圖3-11 岩心保存方式... 62 圖3-12 三軸實驗流程圖 ... 65 圖3-13 單刃岩心切割機 ... 67 圖3-14 岩心切割機控制旋紐介面圖 ... 67 圖3-15 軟岩三軸系統配置圖(林智惠，2003)... 72 圖3-16 軟岩三軸試驗系統全景 ... 73 圖3-17 MTS 458 控制器 ... 73 圖3-18 油壓機(林智惠，2003)... 74 圖3-19 油壓缸與真空幫浦(林智惠，2003)... 74 圖3-20 內置式荷重計、壓力轉換器(林智惠，2003)... 74 圖3-25 不同緊密度之土壤有飽和度與B值之關係 (Black，1973) ... 77

圖4-1 有效圍壓 2kg/cm2之應力應變曲線及孔隙水壓圖... 84 圖4-2 LVDT及Load cell之架設位置示意圖 ... 86 圖4-3 試驗後試體歪斜情況(以C-B105 為例)... 87 圖4-4 應力應變與孔隙水壓圖(圍壓 3kg/cm2、反水壓 2kg/cm2)... 88 圖4-5 應力應變與孔隙水壓圖(圍壓 4kg/cm2、反水壓 2kg/cm2)... 88 圖4-6 應力應變與孔隙水壓圖(圍壓 5kg/cm2、反水壓 2kg/cm2)... 89 圖4-7 岩塊含量類似之應力應變曲線 ... 89 圖4-8 2kg/cm2有效圍壓下超額孔隙水壓變化圖... 90 圖4-9 岩塊含量與超額孔隙水壓比較 ... 91 圖4-10 超額孔隙水壓變化曲線圖(圍壓 3kg/cm2，反水壓2kg/cm2)... 92 圖4-11 超額孔隙水壓變化曲線圖(圍壓 4kg/cm2，反水壓2kg/cm2) ... 93 圖4-12 超額孔隙水壓變化曲線圖(圍壓 5kg/cm2，反水壓2kg/cm2)... 93 圖4-13 用莫爾圓求剪力強度圖 ... 94 圖4-14 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 4kg/cm2、反水壓3kg/cm2)... 99 圖4-15 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 3kg/cm2、反水壓2kg/cm2)... 99 圖4-16 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 4kg/cm2、反水壓2kg/cm2)... 100 圖4-17 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 5kg/cm2、反水壓2kg/cm2)... 100 圖4-18 應力應變及孔隙水壓變化圖(圍壓 4kg/cm2、反水壓2kg/cm2)... 101 圖4-19 高岩塊比應力應變及孔隙水壓比較 ... 101 圖4-20 岩塊含量與軸差應力比較 ... 102 圖4-21 岩塊含量與軸差應力比較(羅文驤，2007)... 102 圖4-22 劈理角度統計示意圖 ... 109 圖4-23 破壞與劈理關係示意圖(修改自Chigira，1992)... 110 圖4-24 B2 孔劈理位態立體投影圖... 110 圖4-25 A-A’剖面線圖... 111 圖4-26 A-A’剖面線位置圖... 111 圖4-27 劈理轉向示意圖 ... 112

第一章 前言

1.1 研究背景

位在環太平洋火山地震帶上的台灣，長久以來受到了歐亞大陸板塊及 菲律賓海板塊相互碰撞擠壓下，使得此區域有著活躍的地質活動，造成了 台灣先天地質構造的多樣性。再加上台灣位處熱帶、亞熱帶氣候區裡，配 合不同季節季風影響，產生了高溫、多雨及潮濕的氣候。這些內外在營力 的交互作用下，加速了地層的風化和河川的侵蝕，導致地質構造及地形環 境的變異性大且複雜。每每暴雨過後，山區邊坡時常可見崩坍破壞或滑移 的現象，邊坡破壞後的堆積物，往往在下邊坡或崖錐處形成大小規模不一 的崩積層，不整合的覆蓋在原岩層上。 梨山為一古崩塌地，崩塌地下之地層屬於中新世廬山層，主要由板岩 構成。崩塌地之主要組成材料為板岩及其風化所形成的土壤，板岩岩質破 碎、軟弱，風化土壤以含岩屑的黏土為主。此種地質條件極易於豪雨或地 震後產生滑動。民國七十九年四月連續降雨後，梨山賓館、台汽客運梨山 站，以及國民旅舍等建物均有嚴重下陷與龜裂之情形，而台七甲線 73 公 里處發生路基邊坡塌陷流失，造成交通中斷，對當地居民生命財產安全產 生嚴重影響，因此學術界及坡地、公路等管理單位開始對梨山地區規劃一 系列之研究整治。 過去梨山相關研究指出，此地區是由膠結不良的崩積材料(山坡堆積物) 與風化程度不一的板岩(風化擾動或破碎板岩層)覆蓋於新鮮板岩上所構 成，一般認為主要滑動層材料為粉土質黏土層。礙於過去鑽探品質不佳， 許多滑動層之黏土岩心提取率極低，由於岩心品質不佳，故多使用重模試 體施作室內實驗，以決定崩積材料的力學性質。此外，即使利用明坑開挖

之天然崩積層試體，進行直接剪力試驗，由於很難開挖至滑動層，且結果 散亂，致使滑動層之物理及力學性質難以具有代表性。黃玉麟(2006)、賴 忠良(2006)、唐禎國(2007)、謝孟修(2007)、劉盛華(2007)及羅文驤(2007) 等人，於梨山使用適合此區域之鑽探方式，提高鑽探品質及滑動層黏土岩 心之提取率後，藉由取得之完整鑽心進行崩積材料分類及一系列之現地及 室內試驗。才對於崩積材料組成特性及崩積層形成機制有了初步之了解。

1.2 研究目的

本研究延續唐禎國(2007)、劉盛華(2007)及羅文驤(2007)等人於梨山崩 積材料之相關研究。綜合先前研究成果對此區域之崩積材料及形成崩積層 的崩塌機制加以分析探討。隨後於實驗室進行一系列的一般物理性質試驗 及三軸壓密不排水試驗，利用試驗結果分別對崩積材料的力學行為與粒徑 分佈及岩塊含量等關係進行分析討論，來幫助釐清崩積材料力學性質與滑 動關係，使梨山崩塌區形成之崩塌機制更為明瞭。

1.3 研究流程

本研究首先收集整理梨山地滑區之相關文獻、舊有鑽孔資料、監測資 料及梨山地滑區整治工程之計畫報告等。挑選合適之研究場址進行地質鑽 探，再由鑽探取得之完整岩心及舊有之鑽探資料，了解地滑區內各層地質 的組成。找出其軟弱帶之區域，進一步由整個滑動體來闡述梨山地滑區之 崩塌機制。 除此之外，亦收集回顧國內外對於崩積層這種土石混合材料等相關力 學文獻加以整理探討，利用上述取得之完整岩心，進行一系列的一般物性 實驗及三軸壓密不排水試驗，最後將室內實驗結果整理分析，來解釋崩積

材料的力學行為與其崩塌機制。本研究流程如 圖1-1 所示。 圖1-1 研究流程圖 研究開始 文獻回顧 調查報告 現地踏勘 決定試驗場址 地質鑽探 兩孔共100m B1 孔 40m B2 孔 60m 現地實驗 地電阻探查 孔內光學照影 室內實驗 一般物性試驗 三軸壓縮試驗 實驗結果與分析 崩積材料強度推估 軟弱層成因 結論與建議 目的在於找出崩積材 料之特性及崩積地層 形成機制之關係

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 圖2-1。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。 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)

2.1.2 崩積層崩塌特性與型態

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。而董家鈞與楊賢德(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)

2.1.3 崩塌破壞行為與邊坡潛移模式

梨山地層由板岩所組成，岩性單調有崩積層不均勻覆蓋，雖然岩坡的 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。 然而對於較大地區邊坡的破壞，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。

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。 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)

2.2 土石混合材料之力學特性

崩積材料多為組成不規則且顆粒大小懸殊、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里。 Medley量測粒徑大小的目的在探討何謂併構岩的岩塊及基質。圖 2-7 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材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。

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 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。

VS s VS T V n = _V =V 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： ….………..………..(2.4)

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 = = + = = = 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) n_mix-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

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

γ

γ

γ

γ

γ

γ

γ

γ

− = + = + − = − + − − = − + − ⋅ …...……….…(2.8) 在 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。

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)

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 機率分佈圖(Medley，2002)

圖 2-8 試體強度受到尺寸效應影響結果圖(Marsal，1969)

圖2-10 岩塊與基質在不同含量下之排列 (Montrasio，1998)

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 (Vallejo&Mawby，2000)

圖2-14 不同圍壓中孔隙率與含量比曲線 (Vallejo，2000)

圖2-16 乾淨砂受黏土填於孔隙中之理論模型(Vallejo，2000)

圖2-18 楊氏模數與不同岩塊體積含量關係圖(蔡文傑，2002)

2.3 梨山地區概況介紹

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)。

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 層面及劈理的傾斜角度近乎垂直，但在稜線或山坡上轉為平緩，認為此一

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)

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℃之間，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。

2.4 梨山過去相關文獻摘述

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；工研院能資所(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 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A1~A9 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B1~B14 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C1~C10 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。 黃玉麟(2006)藉由B9 滑動體N1、N2 鑽孔所取得岩心資料與孔內攝影 及波速量測等現地試驗結果分析，綜合此區域地質狀況與排水廊道開挖獲 得之地質資料，研判指出此滑動體邊坡向北傾斜，而劈理傾向東南，如 圖 2-25，邊坡的破壞並非為順著層面或劈理面的順向坡滑動，推測B9 滑動體 下層滑動層滑動的破壞方式可能屬於大規模山坡潛移作用形成剪力面滑 動所形成，破壞誘因可能為地震、豪雨、或大甲溪下切河谷等因素；中上 層滑動層推估可能是由於地下水上下變化造成此層風化程度較高，於是在 原有滑動體上再度形成沿著此風化程度較高之滑動面。 唐禎國(2007)延伸黃玉麟(2006)B9 滑動體滑動潛移模式屬 Chigira 逆向 坡之拖曳褶皺型，認為附近之 B4 滑動體滑動機制理應相同，但研究後並 未發現潛移造成拖曳之劈理反轉帶，推測B4 滑動體亦屬第二類潛移模式， 但為小型潛移且劈理反轉帶即軟弱層位置所在，故無法如 B9 滑動體般找 出其劈理反轉處。B1 滑動體亦未發現劈理有轉向之情形，資料雖大致相 同，但立體投影圖看出板岩之劈理位態分布較密集，推測曾經受過滑動， 劈理位態稍受影響，其劈理位態亦稍有漸變之趨勢，與 B4 滑動體相似， 推測亦為逆向坡之拖曳褶皺型之小規模山崩潛移破壞。

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 (1991) 中橫公路沿線 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。 山坡堆積物、風化擾動板岩層、 風化破碎板岩層及新鮮岩盤

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。

圖2-25 B9 滑動體上 B-B’剖面地層與劈理位態圖(黃玉麟，2006)

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2-26、圖 2-27，第一層由崩積土(Dt)覆蓋，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層 與新鮮岩盤介面夾強風化岩層(黏土質粉土層(W1))，在這些岩層下方為母 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 2-27 亦 明顯可看出鑽探的岩心只能取得板岩岩塊，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2-28。 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2-29。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。 唐禎國(2007)在梨山地滑區滑動體B9、B1 及B4 分別規劃X1、X2 及 X3 三個鑽探孔，鑽孔位置如 圖 2-30，地質鑽探結果依黃玉麟(2006)分類 法為基礎加以判釋，認為黃玉麟(2006)所考慮之分類並未加入黏土含量比 例多寡的觀點，故加入岩塊與基質材料比例的觀點，提出對於此區崩積材 料的分類方式，岩心分類流程圖如 圖2-31；除此更依力學行為亦將其分成 五類，如 圖 2-32 所示，其中本研究將利用灰色板岩夾灰色黏土及灰色黏 土夾板岩碎屑這類併構岩材料進行室內實驗。

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 黏土狀 原岩色系 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 地。 1.地形較陡。 2.山脊形地形。 3.地滑頭部及 兩側與線狀構 造有密切關係。

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

圖2-26 典型梨山地區崩積層剖面(工研院，1993)

圖2-28 岩心分類流程圖(黃玉麟，2006) 圖2-29 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

圖2-30 X1、X2 及 X3 鑽孔位置示意圖(劉盛華，2007)

圖2-32 材料力學行為分類流程圖(唐禎國，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 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 2-33。 圖中BH1~BH6 為方世傑等人所佈鑽孔位置。N1、N2 為黃玉麟(2006)於B9 滑動體進行鑽探取樣。 在 表2-11 為方世傑(1990)於中橫公路 73k處試驗所得的一般物理性質 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間，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)得到結果為，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 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。 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= 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

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)

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)