台灣山區道路邊坡災害防治最佳化之研究---子計畫：山區道路邊坡整治工法需求分析之研究(III)

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臺灣山區道路邊坡災害防治 最佳化之研究--

子計畫：山區道路邊坡整治工法需求分析之研究（Ш）

委託單位：行政院國家科學委員會 執行單位：國立台灣科技大學

中 華 民 國 九 十 七 年 七 月

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臺灣山區道路邊坡災害防治 最佳化之研究--

子計畫：山區道路邊坡整治工法需求分析之研究（Ш）

計畫主持人：李維峰 博士

共同主持人：董家鈞 助理教授

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目 錄

第一章 緒論 ...1

第二章 山區道路邊坡崩塌影響因子分析 ...2

2.1 主要環境影響因子 ...2

2.1.1 自然因子...2

2.1.2 人為因子...4

2.1.3 自然與人為綜合因子 ...6

2.2 整治工法特性影響因子 ...6

2.2.1 邊坡穩定特性...7

2.2.2 原物質屬性及工址特性 ...7

2.2.3 經濟特性...10

2.2.4 其他設計限制特性 ...12

第三章 山區道路邊坡崩塌整治工法最佳化評估方法分析 ...14

3.1 多變量分析...14

3.2 模糊集方法...15

3.3 類神經網路...16

3.4 層級分析程序法 ...18

3.5 評分法...19

3.5 小結...20

第四章 山區道路邊坡整治工法最佳化評估模式分析 ...21

4.1 邊坡崩塌致災影響因子選定 ...21

4.2 最佳化設計評量指標 ...23

4.2.1 環境基本條件指標 ...23

4.2.2 整治工法考量指標 ...25

4.3 整治工法最佳化設計評估模式 ...26

4.4 整治工法需求潛勢圖繪製 ...28

4.4.1 基礎單元設定...29

4.4.2 現地資料調查...29

4.4.3 調查資料轉入...29

4.4.4 整治工法需求潛勢圖劃設 ...30

第五章 山區道路邊坡整治工法最佳化評估模式驗證 ...31

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5.1 調查範疇選定 ...31

5.2 示範區域介紹與現址調查作業 ...32

5.3 山區道路邊坡崩塌最佳化設計評估模式驗證 ...35

第六章 結論與建議 ...41

6.1 結論...41

6.2 建議...42

參考文獻...43

附錄一 台 18 線山區道路現調資料彙整 ...48

附錄二 台 18 線整治工法最佳化需求評估結果 ...57

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圖 目 錄

圖 2-1 宜蘭縣市境內台 9 線、等高線與水系圖之套疊示意 ...9

圖 2-2 宜蘭縣市境內台 9 線、水系與地質圖之套疊示意 ...9

圖 4-1 年平均崩塌次數柱狀圖 ...25

圖 4-2 資料系統同時以空間及屬性資料呈現畫面 ...30

圖 4-3 台 18 線山區道路排水防治工法需求潛勢圖 ...30

圖 5-1 台 18 線 28.9K～31.5K 附近路基流失交通中斷情形 ...32

圖 5-2 台 18 線沿線山區道路調查之點位分佈情形 ...35

圖 5-3 台 18 線穩定工法最佳化需求統計圖 ...38

圖 5-4 台 18 線排水工法最佳化需求統計圖 ...38

圖 5-5 台 18 線穩定工法需求潛勢圖 ...39

圖 5-6 台 18 線排水工法需求潛勢圖 ...40

表 目 錄 表 4-1 道路邊坡穩定研究選用因子之比較 ...22

表 4-2 環境基本條件評分表 ...24

表 4-3 調查區域點位之年平均崩塌次數分佈情形 ...24

表 4-4 穩定工法需求評分表 ...26

表 4-5 排水工法需求評分表 ...26

表 4-6 防治工法最佳化設計需求評分表 ...27

表 4-7 防治工法處理對策建議表 ...28

表 5-1 台 18 線現勘點位彙整表 ...33

表 5-2 台 18 線選定樁號現地資料彙整表 ...34

表 5-3 台 18 線 31.6K 環境基本條件評分表 ...36

表 5-4 台 18 線 31.6K 穩定工法需求評分表 ...36

表 5-5 台 18 線 31.6K 排水工法需求評分表 ...37

表 5-6 台 18 線 31.6K 防治工法最佳化需求評分表 ...37

表 5-7 台 18 線防治工法處理對策建議表 ...39

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第一章 緒論

本研究計畫目的為研提對現有道路邊坡崩塌整治工法效益之評估，以期 達成整治經費的有效利用與提升其邊坡整治效益。因此本期研究計畫，首先 以研究道路邊坡崩塌的基礎成因與其崩塌型態為後續評估依據，並釐清造成 邊坡崩塌的重要影響因子。同時依據自然環境條件與整治工法需求制訂邊坡 崩塌潛勢分析模式，並檢討邊坡崩塌狀況與其整治工法的特性。據此研擬最 適當與最經濟的整治處理措施，進而建立符合區域特性的邊坡整治對策。

本研究之理念著重於採用新近發展較為成熟之理論，推演定量化之描述

模式，且因應崩塌型式之不同，求得適切之主控因子與描述方法，作為考量

邊坡防治設計時之應用。研究結果主要含括道路邊坡崩塌型式之分類，崩塌

重要影響因子分析、危險度分級，建立邊坡崩塌危險潛勢分析，各種整治工

法功能及其效益性評估，整治工法最佳化設計評估準則研擬，進而建立最佳

化設計評估模式，上述研究理念依序分述於本研究報告各章節，同時本研究

團隊為應證所研提之評估模式是否符合實際需求，特將研究成果實際應用於

台 18 線公路邊坡崩塌整治計畫中，並納入本報告成果。

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第二章 山區道路邊坡崩塌影響因子分析

本章節主要針對重要環境影響因子中之氣象、水文、大地應力、地震、

潛在地質敏感區、地形等自然因子，以及工程施工、工程荷重、工程振動等 人為因子等進行分析，除此之外亦針對各種崩塌整治工法常有之適用性及限 制進行歸類分析綜整。

2.1 主要環境影響因子

自然邊坡與工程邊坡其力學機制之穩定性影響因子甚多，諸如：地 質與水文條件、地形、氣候與天氣、強度降低及應力狀況改變等均將引 發崩塌，且崩塌成因常為複合，難以歸納成單一因子。然而影響道路邊 坡崩塌發生之環境因子，不外乎不良的自然環境如地質水文或氣象條件 等，再加上不當的調查計畫、規劃、設計、施工、與維護管理等因素。

因此，可歸納為自然因子與人為因子等兩大類。其中自然因子方面包括 有氣象、水文地震、地質、及地形等；人為因子則涵蓋如挖填方情況、

坡腳開挖、坡頂荷重及邊坡保護設施等項類。大多數崩塌之發生以複合 原因引起者較多，如地震後之豪雨；豪雨、地下水引發之崩塌等。

2.1.1 自然因子

自然因子主要係由自然環境造成對邊坡穩定平衡機制之影響，本研 究團隊主要探討氣象、水文、大地應力、地震、潛在地質敏感區及地形 等，對於邊坡崩塌之負面影響因素。

一、 氣象

道路邊坡常因溫度、風力及降雨等氣象因素，造成岩石劣化及 土壤顆粒搬運等風化作用、豪雨之雨滴衝擊、地表逕流沖蝕及地下 水位增高等負面影響，使原本穩定之邊坡逐步趨向不穩定，甚而導 致平衡機制遭破壞引發崩塌災害。

二、 水文

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源於小溪與河流、波浪、潮汐等水文現象所造成之侵蝕作用，

破壞地表土壤結構並將土石材料帶離，形成沖蝕溝，為多數滑動破 壞之主因，這些自然因子切削邊坡或使其陡峭，並常導致破壞，例 如山區邊坡滑動部分係起因於溪流的侵蝕作用。河岸凹處，以及海 岸線倒退引發之潮汐與波浪作用等，亦將導致崩塌之發生。

三、 大地應力

地殼上之大地應力也為使邊坡逐步變陡，因而改變平衡機制導 致崩塌之影響因子之一。當邊坡受到地盤力矩嚴重擠壓而產生變 形，進而導致邊坡發生坍滑破壞之狀況。

四、 地震

地震產生振動將導致不穩定邊坡土石崩落，另一方面，地震亦 會造成鬆砂、沈泥或地下水面下之黃土自發性發生液化，進而降低 部份敏感黏土之剪力強度。當此類土壤之相對密度較低時，其結構 即可能崩潰，因孔隙水壓力昇高而發生液化現象，即當孔隙水壓力 達到總荷載壓力時，土壤因剪力強度驟降而成為一種實質的稠重液 體，對於邊坡之穩定性影響極大。

五、 潛在地質敏感區

依防災國家型科技計畫辦公室對坡地災害之歸類，主要有崩塌 地、斷層帶、河（海）岸侵蝕、崖錐堆積與崩積土、填土、沖積扇 及台地陡坡下等地質類型為邊坡崩塌破壞之潛在敏感區域。

1. 崩塌地：自然或人工邊坡因自然力或外力作用，引致的材 料搬運現象，其材料移動範圍稱之。

2. 斷層帶：斷層構造線附近，帶狀之剪裂帶構造，常出現破 裂岩層或斷層泥分佈。

3. 河（海）岸侵蝕：位於河、海岸附近，受河、海水之沖刷 侵蝕之邊坡。

4. 崖錐堆積和崩積土：懸崖的岩石因風化作用與侵蝕作用，

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成為碎石與土壤，崩落於懸崖下成為崖錐堆積。大 規模的崖錐堆積，有的是由大規模崩山所造成，稱 為「崩積層」或「崩積土」 。

5. 填土：填方坡地大多未加滾壓，內部疏鬆，本身已經相當 不穩定而易於下陷，甚至滑動。

6. 沖積扇：當河流由山區流入平地或支流匯入主流的交界地 方，因河床坡度減緩、流速減小，在出口處由上游 所挾帶而下的沉積物會堆積下來，形成傾斜平緩之 扇狀堆積地。

7. 台地陡坡下：台地高陡邊坡有別於崩積坡，在一般情況（不 受洪水沖刷）下可維持 60°以上坡角而不崩壞。

8. 地質不連續面：包括砂頁岩互層、泥岩夾層弱面及順向坡 滑動層間。

六、 地形

依防災國家型科技計畫辦公室對於坡地災害與所處地形之位 置關係，主要歸類有山脊、山腹、坡腳、河岸、陡坡下、陡階地、

陡階地崖下、沖積扇及谷口等九大類。

2.1.2 人為因子

人為因子主要係由人所為工程造成對邊坡穩定之影響，其中包括有 成負面影響之回填情況、坡趾開挖、坡頂荷重、排水施工不當及規劃設 計不當等因子，另亦包括有對邊坡穩定成正面影響之護坡及邊坡保護設 施等因子。

一、 工程施工

許多崩塌發生肇因於公路、鐵路或河渠工程建設施工，道路邊

坡其破壞機制則可分為填方邊坡、挖方邊坡及半挖半填邊坡探討。

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1. 填方邊坡最易發生崩塌之階段為在填土施工期間與完成 之瞬間，當填土完成後因排水壓密效應使孔隙水壓得以逐 漸消散，土層之剪力強度與安全係數均將隨時間增加而提 昇。

2. 挖方邊坡之破壞時機為開挖過程與構築完成後一時段 內，開挖施工過程中因現地狀況與設計假設不符、臨時擋 土設施不當、或施工程序與品質不佳等因素造成；並且開 挖完成後一時段內，挖方邊坡因開挖之解壓作用以及孔隙 水壓力成增加趨勢，於此時段內其安全係數隨時間增加而 遞減。

3. 半挖半填邊坡則是綜合挖方及填方邊坡，故應針對上述兩 邊坡之破壞時機進行考量分析。

二、 工程荷重

在古老滑動區域，其現階段穩定狀況的微小改變將導致後續的 滑動，永久性建物之建置如過於接近邊坡端點，明顯造成發生崩塌 之誘因。此外，荷重之增加，例如在邊坡頂端之填土，將造成沿潛 在破壞面平均剪應力增加而導致崩塌破壞。

三、 工程振動

基樁打設或爆破所產生之振動也可能觸發崩塌，例如在坡趾下 某深度的沈泥層，將因基樁打設造成液化而導致敏感黏土層的大規 模崩塌。另施工點之膨脹將導致剪力強度的逐步下降，最不確定的 狀況之一即為飽和疏鬆之砂層或沈泥層，因基樁打設會產生孔隙水 壓的增加，造成剪力強度瞬間降低或導致自發性液化，破壞穩定機 制。

四、 保護措施

為對道路邊坡穩定安全係數提昇具有正面效益之因子，主要如

下：

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1. 坡面保護：道路邊坡之整坡，多採用打樁（木樁、 RC 樁）、

型框植生、掛網植生或草皮植生覆蓋等護坡措施。

2. 導截、排水設施之設置。

3. 穩定工法與加勁材料之運用。

2.1.3 自然與人為綜合因子

係由自然環境之變化以及人為的政治社會經濟因素，造成對道路邊 坡穩定之影響，其中主要包括下列各項：

一、 路線規劃限制

對於道路路線之擇定，必需綜合考量形、水文、人文及政策社 會等因素，但國內部分路線開發因政策社經因素考量而必須運用工 程手段克服自然環境之先天限制。

二、 經濟效益考量

對於山區道路之路線劃定，亦常考量如整體經濟價值、山區產 業經濟活動、社會因素（用地取得、居民意見），以及附加價值等 經濟效益指標，評量其穿越路線與行政區域，而非純然以工程觀點 進行選線作業。

三、 自然環境變化

施工完成之道路邊坡工程建設，其崩塌之發生肇因亦可能為邊 坡自然環境隨時間之演進而變化，導致原本穩定之機制趨向於不穩 定之狀態發展。

2.2 整治工法特性影響因子

山區道路之環境特性導致邊坡對工法之需求性不同，本研究團隊依

據過去研究成果將針對整治工法之邊坡穩定特性、原物質屬性及工址特

性、經濟特性、其他設計限制等考量因子進行探討，並分述如下。

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2.2.1 邊坡穩定特性

氣候在邊坡穩定中扮演的重要角色，可從以下三方面來看：首先，

它對地下水的水位影響，對絕大多數坡面的穩定性構成關鍵因素。在某 些情況中，降水量（precipitation）和逕流量（runoff）的估計常是預測 邊坡破壞的潛在可能與頻率的重要依據。舉例而言，山谷地區發生土石 流的潛在可能性評估，就很容易受到這類因素的影響。其次，降水量與 逕流量的估計，亦將影響到農業地區的灌溉系統或是城市地區雨水道

（storm-water drains）的排水量估定。最後，溫溼度變化週期的預估，

在某些情況下也是估算坡面穩固度的依據。

一、 迎風面與背風面

山區道路因其線型的構造物使得沿線包含了迎風面與背風 面，降雨情況受到不同區域、地形的影響，因此需要依據所處地形 為迎風面或背風面之降雨、地下水及排水狀況需考量不同的排水設 施。除了降雨情況受到地形的影響，風速也需列入施工、設計考量。

二、 降雨量及逕流量

降雨量和逕流量的預估，時常被作為評估設計適當尺寸的坡面 排水收集系統的依據。而對於評估坡面穩固度分析而言，提供適當 降雨量及逕流量參數最合理的方法，就是假設地下水深度較淺且暴 雨重現間隔較短，以配合預防坡面壞損的經濟面需求。然坡面陡峭 且降雨量高度集中的地區，可能會因為受到淺層土壤滑動的影響，

進而帶來土石流的潛在危機。

2.2.2 原物質屬性及工址特性

在野外實地採集作為實驗室中測試用的原物質樣本，常被假設為能

夠代表該地的地質狀況。然而，這樣的樣本顯然只能表現出本身具有的

屬性，而非野外整體的岩石或泥土的特性－包括節理、斷層以及其他的

瑕疵。這種「是否具代表性」的問題，對於無法採集樣本的原物質，甚

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或是沒有適合樣本可供做實驗用的原物質來說，就更加難以克服了。野 外實驗的費用整體上或許比在實驗室中高得多，但野外實驗卻常常更能 代表該地區的地質狀態。不過野外實驗還有個難題，就是如何將測試結 果加以詮釋為能夠反映個別地質單位的屬性/特質，而不只是總合幾個 地質單位的特點。

一、 土壤或岩石體的屬性

完整的地質特性必須涵蓋大地的土體特性（Mass Properties），

包含本身的原物質屬性及弱面。原物質屬性包括土壤或岩石紋理

（顆粒大小） 、礦物質（包含有機物） 、風化程度、孔隙率（Porosity） 、 含水量、比重、單位重及原始材料的強度（凝聚力及摩擦角）。土 體特性則包括滲透性、鑽取岩心之岩石品質指標（Rock Quality Designation，RQD）、熟化（Slaking）、弱面情形（方位、間隔、粗 糙度、開口及填入物） 、土體強度（Mass Strength）及地下水狀況等。

二、 工址條件的工程分析

邊坡整體的工程分析通常需要以下三項基本資料：地形地貌、

地表下狀況及外在荷重。多數工程分析以簡化的坡面二維模式作評

估，然分析作業可以在現存的地形地貌或從建造物的幾何形狀著

手。在許多電腦輔助分析中，將地形地貌簡化且滑動邊坡的側向邊

界條件亦予以忽略；通常滑動邊坡的坡形是以縱斷面圖來代表。由

於自然環境因素複雜，且具備空間性與互相影響性，利用 GIS 地理

資訊系統來進行空間評估分析，圖、圖所示為台 9 線在宜蘭縣境內

的地形圖、地質圖、等高線圖及水系圖的套疊結果，可由圖中來判

斷地質條件對道路邊坡崩塌的影響，用以評估自然環境條件在危險

度分析中的權重，加以考量，使崩塌潛勢分析能合理反應出現場的

狀況。

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圖 2-1 宜蘭縣市境內台 9 線、等高線與水系圖之套疊示意

圖 2-2 宜蘭縣市境內台 9 線、水系與地質圖之套疊示意

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對於地表下狀況的精確評估，是工程分析的基本工作。既有或 潛在滑動面的幾何條件、地表下原物質層的邊界條件、水壓力大 小、涵蓋滑動面的地質單元土體特性等，構成了邊坡設計的重要參 數。滑動面的幾何條件和地質單元的邊界條件，係採用圖像套疊和 地表下調查為主。精確的地質模式雖是工程分析及邊坡設計的基 礎，但其重要性是不能被過份誇大的。設計的水壓力大小應能代表 出坡面維持穩定的極限狀況；而地質單元的土體特性設計則應合理 但不宜過於保守。假設在各種可能性中選取最糟情況下的參數，且 估算安全係數時過度保守，則可能因此導致壞損的預期風險。

2.2.3 經濟特性

對於多數視邊坡穩定為基本考量的工址而言，考量條件可包含挖方 坡度（Cut Slopes）、填方坡度（Fill Slopes）、土壤加勁（Earth

Reinforcement）、邊坡的飽和度及地震振動等。工址土地的原物質土體 特性必須依據該地的地質描述及野外/實驗室檢測的結果而定；工程分 析必須反映內在的地質不確定因素、可接受的風險等級以及設計時適度 的保守思維。

一、 地質的不確定因素

自然物質的特徵之一便是多變性，尤其當山區公路的開闢跨越 山谷時，地質狀況的差異更為明顯。地質評估的目的是為了描述該 工址原物質呈現的本質及分佈情況。地質資訊是關於地表層及岩盤 物質、地質結構、地表水的樣態，以及地表與地表下之間關聯性的 觀測。地質的不確定因素包含了地質單元辨識的變異性、原物質屬 性、分割各地質單原元的邊界位置，以及涵蓋整個工址或坡面各地 質單元間之關聯性。

地質學家利用多種應用中假說（Working Hypotheses）的原理，

不斷地將獲得的地質資料做綜合整理。但即使在大規模的資料蒐集

之後，也可能存在數個同樣能解釋現有資料的有效假說。這種地質

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學研究的現象，時常令那些必須負責為複雜問題設計出解決方案的 工程師們感到沮喪。然而，如果能獲得足夠的資料，就能以統計分 析的方法求得原物質屬性的平均值及標準差。

為了解決地表下的詳細狀況難以被充分了解的問題，地質學家 選擇採用以下兩種對映（Mapping）方法之一：有些地質學家將地 質原物細分為大量的可對映單元；反之，其他人只將地質狀況分組 歸類為少量的可對映單元。細分的大量單元可以表現出的差異十分 細微，以致於它們之間的變化也很類似，且其所屬的原物質屬性的 平均值將會小於一個標準差的間隔。而分組歸類的單元也許會表現 出較大的標準差，但它們的平均值卻可能恰當地代表原物質屬性。

在依據原物質屬性歸類少量分組的方法中，工程師們也許能發現更 多的實用性，並選擇用來處理地質上有關安全係數的不確定因素。

二、 可接受的風險

全國性或是地區性的風險標準，可以用設計年限、平均年事故 率，或是平均重現期的形式來規範。一般而言，多數結構的設計年 限約在 20～50 年之間，偶有長達 100 年者。設計年限之所以具有 經濟上的重要意涵，是基於以下兩個理由：第一，於這段時間可逐 年攤還資本支出或是清償貸款；第二，結構體於設計年限的可靠 度，必須反映出設計時的保守理念。簡而言之，設計年限較短的結 構體，也許可採適當且經濟的簡便方式設計之；而設計年限要求較 長的結構，相對地就必須在各方面具備較堅固的構件。

對防治結構體而言，所謂「可接受的風險」或許可以定義為在

設計年限內結構體抵抗合理事故發生的能力﹔而對於未必會發生

的重大事故亦有能力承受其造成之損害。這就是「雙重設計」的概

念，它可以作為經濟相關之決策議題的基本原理。若某些等級的損

壞結果不在容忍範圍內，「可接受的風險」將會成為可容忍損壞範

圍的門檻。「可接受的風險」可以說是與設計年限的長短有直接相

關性。舉例而言，一般為特定情況而設計的設備，它的平均重現週

期常等同於設計年限的若干倍。因此，設計年限具有 50 年的設備，

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就事故造成可接受損壞所規劃的重現週期可訂為 500 年（設計年限 的 10 倍）。

在完成風險評估分析後，可以由危險等級參考歷史經驗或損失 紀錄，反推對應的安全係數，相關研究甚多，香港、美國及日本等 諸多國家已將風險評估之概念及技術應用至山坡地開發工程。

2.2.4 其他設計限制特性

崩塌坡面的修復時之設計參數選擇，會受到一些其他原因影響，像 是地點、規模、費用、設計標準、景觀生態、挖填平衡、廢棄土石處理 以及修復的急迫性等。

一、 地點

山區道路的開發，考量道路所處地區與使用交通量以及荷重，

如何設計有效的上、下邊坡以及道路路基並且經濟地建造此工程是 一大挑戰。尤其以施工便利性為主要考量，施工期間材料的運送、

施工範圍控制與減少重型機具使用皆是開發設計選用工法時需特 別考量之因素。

二、 規模

因山區公路沿線崩塌規模不盡相同，且邊坡崩塌處呈「點」的 分佈，因此需針對各崩塌點之崩塌機制選取適宜的防治工法。道路 幾何學諸如坡度、曲率半徑、以及車道及路肩寬度等，是崩塌坡面 修復設計時主要的控制因素。設計參數與防治工法時常受到該設施 的大小以及既有或潛在坡面滑動的規模所影響，應多方考量各崩塌 點之崩塌發生機制及適合的防治工法以制定更詳盡的修復計畫。

三、 設計標準

公路開發設計除需考量其基本穩定性，因山區大雨易造成邊坡

之不穩定，更須考量排水設計，對於耐震能力許多不同的指導方針

常在設計運輸系統及其他設備時被廣泛的運用（例如：AASHTO

1990），尤以臺灣為一多地震之地區，耐震能力也須特別考量。採

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用之防治工法除能達到穩定性、排水、耐震設計要求，更能降低維 修費用及延長使用年限。更重要的是，山區鐵公路開發的目的與其 主要功能為提供民眾行的需求，因此，在邊坡及路基穩定設計標準 需考量大型天然災害例如地震或颱風後仍能維持交通或可於短時 間修復，安全無慮，才能進一步兼顧景觀美化。

四、 景觀生態

近年來維護自然景觀生態之觀念廣泛地推動，生態工法應用在 邊坡設計上，為維持自然景觀，充分利用現地石材、減少廢土輸出，

以及減少混凝土的使用，加速植被的復育，若下邊坡之修復涉及溪 流整治也應考量溪谷自然斷面採生態工法設計。

五、 挖填平衡與廢棄土石處理

許多邊坡穩定評估結果常建議利用邊坡的挖方做為路基填築 的回填材料。現地挖方的利用能減少廢土輸出、降低成本，再配合 微型樁及基底層加勁、輕質骨材填充，使得鐵公路邊坡達到良好的 工作性並兼顧生態景觀。

為維護自然生態，應多採用現地石材，當有廢棄土石產生時，

可將其製成 CLSM（控制性低強度材料，Control Low Strength

Material） ，CLSM 的主要用途是替代土石滾壓後作為結構填方或回

填之用，由於 CLSM 具自平性故不需滾壓，適用於狹小或機具無法

進入的場所替代土石回填，對於無法承受大型機具之山區道路而

言，是一有效減少廢土、免夯壓路基之回填工法。

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第三章 山區道路邊坡崩塌整治工法最佳 化評估方法分析

道路邊坡整治工法最佳化之決策程序應包含現況調查確認可能影響因子 與崩塌模式、各種整治工法效能分析，以及最佳化設計評估。本章節之內容 主要將針對國內外常見之多變量分析、模糊集方法、類神經網路、層級分析 程序法及評分法等評估方法，進行相關文獻資料彙整。

3.1 多變量分析

多變量分析包括因素分析（Factor Analysis）、集群分析（Cluster Analysis）、鑑別分析（Discriminant Analysis）、與迴歸分析（Regression Analysis）等，其內容在於透過因素分析或集群分析與鑑別分析等方法 檢定影響反應變量之顯著變數因子，最後利用迴歸分析探討單一分析性 反應變量（Y）對 K 個分析性解釋變數（X

X

X

）之線性關係。當 分析性解釋變數僅有一個時（K=1），稱為簡單迴歸分析（Simple

Regression） ；解釋變數在兩個以上時（K

2） ，則為複迴歸分析（Multiple Regression）。

迴歸分析之假說檢定包括總檢定與邊際檢定，具有一定的流程順

序。總檢定目的在探討「迴歸模式中的所有斜率係數全部為 0」的虛無

假說是否成立。當斜率係數不全為 0 時，Y 與（X

，X

，X

，….，X

）

才具有某種程度的函數關係，模式也才具有進一步探討的價值，方得進

一步進行邊際檢定，亦即檢定反應變量與每一個解釋變數間是否有顯著

的關係存在。若總檢定結果為接受需無假說，則表示反應變量與多個解

釋變數間，並無足夠證據顯示具有顯著的函數關係，故該模式不值得進

一步加以探討。然而，若是總檢定顯著，邊際檢定結果卻是所有變數均

不具解釋力，則仍舊相當於宣稱模式不適用。關於迴歸模式的配適程

度，則可用複判定係數（Coefficient Multiple Determination，R

）進行

判斷。然當自變數過多時，可能造成 R

值提高，卻對於解釋因變數 Y

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未必有意義，此時則需將 R

值以自由度調整求得修正複判定係數

（Adjustied Coefficient Multiple Determination），以之判斷模式之配適 度。

此方法普遍應用於建立坡地防災之模式，例如廖洪鈞、林郁欽

（2001）

整理出影響坡地崩塌的因素，將影響因素予以量化，利用鑑 別分析法與迴歸分析，對不同邊坡影響因素之變換組合以及降雨情況，

做個別及整體性之分析，以建立坡地社區邊坡崩塌機率之預測模式。洪 鳳儀、賴達倫、林美聆等（2001）

針對土石流破壞，將全省分為五個 地質分區，針對每個地質區建立自然環境資料庫並進行潛勢分析，依據 鑑別分析法與迴歸分析進行土石流危險溪流分級，將其分為低潛勢、中 潛勢及高潛勢三個類別，做為決定整治優先次序之重要參考。

3.2 模糊集方法

從模糊理論的觀點上，集合大致分為兩大類，一為明確集合，一為模 糊集合。明確集合又稱為傳統集合，表示集合中元素都是確定的對象物，

具有相當明確的邊界。可由下面數學式來定義它的歸屬函數（membership function）如下所示：

( )

A x

A x

∉

∈

x

X

若用明確集合來描述問題時，當 x 不屬於 A 集合時，歸屬度

( )

則判 別為 1，乃是採用二值邏輯判斷，所以使用明確邏輯集合來處理具有模糊 性概念的問題時則不太適合。現實生活中若有亦此亦彼的模糊現象出現，

其相應的歸屬度應該不只是 0 與 1 二值，而是 0 與 1 之間的任何值，事故 必須將明確集合加以擴展成為所謂的模糊集合。Zadeh 則以下列歸屬函數 表示：

( )

A~

μ

：X

【0，1】

式中

表示為某個模糊概念之模糊集合，表示當全體集合論域 X 中

成果報告

有一對象物或稱為元素 x 屬於模糊集合

的程度多寡，

( )

則表示元素 x 屬於模糊集合

的歸屬程度。也就是說模糊集合中不以「屬於」或「不 屬於」來定義歸屬函數的值，而是以元素 x 屬於模糊集合

的強弱程度，

將歸屬度

( )

界定在 0-1 之間，有別於之前所述之明確集合，使用模糊 集合概念具備有處理不確定性事物的優秀能力。歸屬度也可稱為信賴度

（confidence）或確定度（certainty） ，用來描述某一元素 x 屬於模糊合

之程度，以 0 到 l 的數字來表示之。而歸屬函數則是用來描述整體論域 X 中屬於某個模糊集合中的歸屬度函式，以表示元素 x 隸屬於此模糊集 合中的歸屬度值。通常以圖形表示之，以三角形以及常態分佈與π函數 最為常見。在模糊集中所考慮的不確定性因素之歸屬函數是影響結果判 斷最重要的一環，當然也有可能成為引用模糊集的缺點。要建立不確定 參數的歸屬函數可依據專家多年的經驗與豐富的學識建立，此種方法可 利用專家問卷方式達成。

3.3 類神經網路

類神經網路可定義如下：類神經網路為採用大量平行且分散的處理單 元系統，每個處理單元均提供儲存經驗知識並利用這些經驗知識的途徑；

類神經網路模擬腦神經系統的重點如下：

1. 類神經網路皆由學習過程獲得知識。

2. 神經元之間的連結強度，即連結的權重，有儲存知識的效果。

人工神經元的數學模式如下：

∑

= ^p

j

j ik

k w x

u

1

(

)

k u

y =ϕ −θ

其中，

xj

：輸入訊號（Input signal）

成果報告

wik

：i 輸入訊號與 k 人工神經元的連結權重

：輸入訊號與連結權重的集成結果

yk

：輸出訊號（Output）

( )

ϕ

：作用函數

θk

：閥值（Threshold）

類神經網路的基本構造為人工神經元，但由於神經元的連結方式與學 習演算法的理論不同，而有許多種類的類神經網路模式。土木工程領域中 常用者為倒傳遞類神經網路，即所謂監督式學習（從問題領域中取得訓練 範例，包括輸入值與輸出值，從中學習輸出與輸入的內在對應規則，以應 用於新的案例，在只有輸入值資料的情況下推論輸出值。分類與預測的問 題適用此種網路，例如疾病診斷與股市預估）與前饋式架構（人工神經元 分層排列，以層為單位，每一層的輸入值只接受前一層的輸出值，每一層 依序排列形成輸入層、隱藏層、輸出層） 。

類神經網路的學習流程如下：

1. 決定初始權重。

2. 逐一輸入訓練範例、計算網路輸出值

3. 計算各訓練範例之誤差能量值，並做加總。

4. 檢查誤差能量值是否滿足要求，若滿足則結束，否則繼續步驟 5.。

5. 計算誤差訊號項

。

6. 計算權重修正量，並修正權重。

7. 回到步驟 2.，進行下一次訓練。

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3.4 層級分析程序法

層級分析程序法（Analytic Hierarchy Process, AHP）是將欲評估的複雜 問題，分解成許多因子，將之層級化及結構化後，可以得到簡明的層級分 析架構圖，經由對此問題學有專精或極具經驗的學者專家們，透過問卷調 查的方式，匯集所有專家的意見，將複雜的問題，由高層次往低層次，對 所有因子用名目尺度（Nominal Scale）作成對比較（Pairwise Comparisons），

建立成對比較矩陣，求出層級因子的優先權重（Priority），並檢核其一致性

（Consistency） 。從之可以得到層級分析架構圖中每一層級的每個因子之權 重，最後再進行整體層級一致性檢定。通過一致性檢定的結果可提供決策 者對此問題作整體評斷。AHP 法強調決策者的直覺判斷，以及決策過程中 每兩兩因子成對比較的一致性，決策過程以專家的知識及經驗為基礎， AHP 法的結果與決策者的行為十分符合。由於 AHP 需將各層級之所有因子作成 對比較，故利用表格方式來簡化問卷，方便填表人填寫。在 AHP 中各因子 之處理程序是藉由對相同層級中的所有因子進行成對比較，以得到成對比 較矩陣，在成對比較時，AHP 採用名目尺度對每一層級因子間的成對比較 評比，依 Saaty 之建議，將名目尺度劃分為等強（Equal Strong） 、稍強（Week Strong）、頗強（Strong）、極強（Very Strong）、絕強（Absolute Strong），另 外四個尺度介於上述五尺度之間，共有九個尺度，分別賦與 1～9 之比重 值。同樣地，劣勢比較亦可劃分為九個名目尺度，分別賦與 1～1/9 之比重 值。AHP 作業流程包括：

1. 確立欲評估之問題。

2. 蒐集影響因子。

3. 將評估因子層級化。

4. 設計問卷。

5. 訪談專家並填寫問卷。

成果報告

6. 建立成對比較矩陣。

7. 計算權重值。

8. 一致性檢定。

9. 整體層級一致性（Consistency Ratio of the Hierarchy, CRH）檢查 10. 結果提供決策者使用。

此方法於建立坡地防災模式之應用包括廖郁玟（2000）對於坡地社區 安全性之評估。

3.5 評分法

評分法為層級分析程序法之雛型，不同點在於所欲評估的問題只分解 成單一層級之許多因子，同時因子之優先權重並不透過成對比較之方式來 建立，而是以主觀評分之方式建立。本方法是透過使用者對問題之了解與 分析，將問題之影響因子列出，再邀請對此問題學有專精或極具經驗的學 者專家或實際工作參予者們，透過問卷調查的方式，匯集所有專家的意見，

對所有因子對問題之影響程度給予評分，從之可以得到每個因子之平均權 重評分。此法強調決策者的直覺判斷，以及決策過程中專家的知識及經驗。

更重要的是此法應予以不斷地回饋修訂，藉由定期更新資料之取得將評估 模式中之因子或其權重評分加以修訂。此法之作業流程包括：

1. 確立欲評估之問題 2. 蒐集影響因子 3. 設計問卷

4. 訪談專家並填寫問卷 5. 計算評分權重

6. 結果提供使用

成果報告

3.5 小結

綜合上述彙整之多變量分析、模糊集法、類神經網路、層級分析程序

法、評分法等評估方法，然各種方法皆有其適用性及優缺點，故本研究報

告在評估養護基層工程師之接受度與後續執行之可行性後，於道路邊坡崩

塌最佳化設計評估模式（詳第五章）中，將採以工程師容易上手且接受度

高之評分法進行評估，並參考陳榮河等（1997）依據 Wyllie（1987）提出

之落石風險評分方法製作評分表格進行評分。

成果報告

第四章 山區道路邊坡整治工法最佳化評 估模式分析

本章節將依據整治工法最佳化設計評估模式與準則之分析，透過蒐集建 置之詳細自然環境、工程整治、災害發生頻率及災害發生規模等資料，考量 使用工程人員之接受度與執行可行性，採以評分方式評估道路邊坡對整治工 法之需求性，最後依據工法需求性給予防治工法設計之最佳處理建議。

4.1 邊坡崩塌致災影響因子選定

實務上影響邊坡穩定之因素非常多，其中包括邊坡地形、地層特性、

大地構造、地質災害、氣候、颱風、降雨、地震、河谷解壓風化與地表侵 蝕等，都可能是直接或間接影響因素，表 4-1 為整理各研究對因子之選擇 方式。一般而言，邊坡安全之影響因子分為自然因素與人為因素；其中自 然因素包括邊坡地形條件、地質條件及水文條件。地形條件又細分坡度、

坡向、位置等三項因素；地質條件包括岩性、構造狀態、覆蓋情形；水文 條件則可分為降雨量、排水設施、滲流。至於人為因素則有挖填方夯實度、

坡趾開挖、邊坡整治等，但限於資料的獲得或分析的精度限制，此類因子 常隨分析種類而有所改變。

藉由相關文獻回顧與彙整，本研究將採用邊坡單元為研究範圍，結合

既有之邊坡管理系統，選定以邊坡管理系統建置完成之地質條件、年平均

崩塌次數、年平均崩塌規模、土地利用（上、下邊坡） 、主要坡向、坡度等

七項因子為自然環境之主要影響因子；至於人為因素方面，本研究主要考

量防治工法對現地狀況之需求情形，故選定之主要影響因子，包括：穩定

工法整治現況、挖填方情形、坡面風化程度、坡趾開挖、坡頂荷重、排水

工法設置與否、邊坡植被情形、坡趾排水狀況、坡面地下水滲流情形、豪

大雨時之排水狀況等十項因子。

成果報告

表 4-1 道路邊坡穩定研究選用因子之比較

日本國 道 19 號

(1986)

日本高 速道路 (1986)

Pierson (1992)

李德河 (1991)

江晏佃 (1999)

NAPHM 坡地災害 調查系統

NAPHM 土石流災害

調查系統

坡高 ˇ ˇ ˇ ˇ

坡度 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ

地形 ˇ ˇ

坡形 ˇ ˇ

位置 ˇ ˇ

突懸 ˇ

地形

坡向 ˇ

風化性節理

發達度 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ

岩性 ˇ ˇ ˇ ˇ

岩石粗糙度 ˇ

地質原貌 ˇ

覆土層狀況 ˇ

地質

表土 ˇ

安定狀態 ˇ ˇ ˇ

形狀 ˇ

數目 ˇ

浮石

大小 ˇ

植生 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ

交通量 ˇ ˇ

落石歷史 ˇ ˇ ˇ

土地利用 ˇ ˇ ˇ ˇ

落石坡面 ˇ ˇ ˇ 落石能量 ˇ ˇ

環境

防護設施 ˇ

降雨、積雪 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ

凍結、溶解 ˇ ˇ

地下水滲出 ˇ ˇ

集水面積 ˇ 氣象

風力 ˇ ˇ

成果報告

4.2 最佳化設計評量指標

在最佳化設計評量指標部分，主要將選定之十七項邊坡崩塌致災影 響因子，依據其特性並參考防治工法功能及效益性評估結果，分為環境 基本條件與整治工法考量兩大指標。於評估方法中，每個評分項目採用 3

作為級距，依等級分為 3、9、27、81 分四個等級，採用 3 的冪次方作 為級距的好處在於可凸顯其影響程度，評分越高，代表其工法需求性越 高。

由於評分分級之真實且合理值應針對評估區域內蒐集足夠之相關數 據資料後，以統計的方法訂定分級標準，然由於本計畫研究時程有限，

研究團隊無法在有限的時間內，針對臺灣各山區道路皆進行現地調查作 業，並蒐集足夠且完備的相關評估資料，故僅選定以台 18 線山區道路為 調查對象，作為本節評量指標分級之參考依據。

4.2.1 環境基本條件指標

環境基本條件指標考量之影響因子，包括：地質條件、年平均崩塌

次數、年平均崩塌規模、土地利用（上邊坡） 、土地利用（下邊坡） 、主

要坡向與坡度七項。將調查區域內各調查點位相關此七項因子之點位資

料彙整後，再依據統計方法進行分析，找出較為明顯之落差處作為分界

點，將統計之結果分為四個等級，各項影響因子之分級結果彙整如表

4-2 所示。

成果報告

表 4-2 環境基本條件評分表

影響因子 3 分 9 分 27 分 81 分

地質條件 節理不連續，良 好方位

節理不連續，任 意方位

節理不連續，不 利方位

連續性節理，不 利方位

年平均崩塌次數 N

（次） N＜0.25 0.25≦N＜0.75 0.75≦N＜1.25 N≧1.25 年平均崩塌規模 A

（m³） A＜100 100≦A＜500 500≦A＜2,000 A≧2,000 土地利用（上邊坡） 未開發 林班地 農田或果園 建築物 土地利用（下邊坡） 未開發 林班地 農田或果園 建築物

主要坡向 西南、南 東、西 東南、西北 東北、北

坡度D（°） D＜25 25≦D＜30 30≦D＜45 D≧45

其中，以年平均崩塌次數為例，其分級方式以 0.25 區分研究區域 內所有調查點位，例如年平均崩塌次數大於 0.25 且小於 0.50 之點位歸 為同一級距，調查區域點位之年平均崩塌次數分佈情形如表 4-3 所示。

以年平均崩塌次數為橫軸，調查事件數為縱軸，繪製柱狀圖，如圖 4-1，

由柱狀圖找出較為明顯之落差處作為分界點，分為四個等級，分級如表 4-2。

表 4-3 調查區域點位之年平均崩塌次數分佈情形

年平均崩塌次數N（次） 調查點位（事件數）

0.00≦N＜0.25 34

0.25≦N＜0.50 29

0.50≦N＜0.75 26

0.75≦N＜1.00 14

1.00≦N＜1.25 6

1.25≦N＜1.50 3

1.50≦N＜1.75 2

1.75≦N＜2.00 3

N≧2.00 2

成果報告

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00

年平均崩塌次數（次）

調查事件數（件）

圖 4-1 年平均崩塌次數柱狀圖

4.2.2 整治工法考量指標

本研究團隊於整治工法考量指標部分僅針對邊坡穩定（含內、外穩 定）與排水工法，進行防治工法行需求性評估。評估模式中，將穩定工 法與排水工法分開評估之主要目的，則在於區分各防治工法之整治需 求，以利釐清整治之先後順序。但由於本研究執行期間建置之工程點位 資料有限，僅針對山區道路常見之穩定與排水工法進行評估，建議後續 建置完整之相關資料後，可再針對穩定工法中之內穩定、外穩定進行更 詳細之評估分析。

如前章節所述，選定之防治工法影響致災因子共計有十項，將此影

響因子依其屬性予以分為穩定與排水兩類。其中，穩定工法之影響因

子，包括：穩定工法整治現況、挖填方情形、坡面風化程度、坡趾開挖

與坡頂荷重等五項。依據前述之統計分析方法，彙整調查區域內相關數

據資料，進行五項影響因子之分級，分級結果詳表 4-4 所述。另外，排

水工法之影響因子，則包含：排水工法設置與否、邊坡植被情形、坡趾

排水狀況、坡面地下水滲流情形與豪大雨時之排水狀況等五項，各項影

響因子之分級落距如表 4-5。

成果報告

表 4-4 穩定工法需求評分表

影響因子 3 分 9 分 27 分 81 分

穩定工法整治現況 功能尚可 局部損壞 功能喪失 無穩定整治工法

挖填方情形 無

（H＜1m）

輕微

（1m≦H＜3m）

中等

（3m≦H＜6m）

嚴重

（H≧6m）

坡面風化程度 無

（新鮮岩石）

輕微

（輕度風化岩石）

中等

（中度風化岩石）

大量

（高度風化岩石或 完全風化之殘留土）

坡趾開挖 無 少量

（H＜1m）

中等

（1m≦H＜3m）

大量

（H≧3m）

坡頂荷重 無 道路 住宅區 大量填土

表 4-5 排水工法需求評分表

影響因子 3 分 9 分 27 分 81 分

排水工法設置與否 設置三種以上之

排水工法 有，二種 有，一種 無設置排水工法 邊坡植被情形 坡面植被良好 坡面有輕微沖刷

情形 坡面無植被保護 坡面沖刷嚴重，

有明顯沖蝕溝

坡趾排水狀況 良好 好 普通 差

坡面地下水滲流情形 坡面無地下水滲 流

降雨時坡面有少 量地下水滲流

降雨時坡面有大 量地下水滲流

平時有地下水滲 出

豪大雨時之排水狀況

狀況良好，降雨 可透過排水工法 確實排除

降雨時偶有排水 斷面滿管之現象

降雨時有部分水 量溢流至路面

降雨時有大 量水量溢流至路 面

4.3 整治工法最佳化設計評估模式

本研究團隊提擬整治工法最佳化設計評估模式，主要依據現地環境 對工法本身需求性所研擬之評估模式，故整治工法最佳化評估模式除考 量工法本身之需求性外，仍須將道路邊坡之環境基本條件外納入考量，

則結合前述環境基本條件評分表，表 4-2 與防治工法需求評分表，表 4-4、

表 4-5，同時針對穩定與排水兩大整治工法，建置工法設計評估所需之最

佳化需求評分表，如表 4-6 所述。

成果報告

表 4-6 防治工法最佳化設計需求評分表

影響因子 3 分 9 分 27 分 81 分

Ⅰ.環境基本條件考量因子 地質條件 節理不連續，良

好方位

節理不連續，任 意方位

節理不連續，不利 方位

連續性節理，不利 方位

年平均崩塌次N(次) N＜0.25 0.25≦N＜0.75 0.75≦N＜1.25 N≧1.25 年平均崩塌規A(m³) A＜100 100≦A＜500 500≦A＜2,000 A≧2,000 土地利用(上邊坡) 未開發 林班地 農田或果園 建築物 土地利用(下邊坡) 未開發 林班地 農田或果園 建築物

主要坡向 西南、南 東、西 東南、西北 東北、北

坡度D(°) D＜25 25≦D＜30 30≦D＜45 D≧45 項 目 數

小 計

Ⅱ. 穩定工法考量因子

穩定工法整治現況 功能尚可 局部損壞 功能喪失 無穩定整治工法

挖填方情形 無

（H＜1m）

輕微

（1m≦H＜3m）

中等 (3m≦H＜6m)

嚴重 (H≧6m)

坡面風化程度 無

（新鮮岩石）

輕微

（輕度風化岩石）

中等

（中度風化岩石）

大量

（高度風化岩石或完全 風化之殘留土）

坡趾開挖 無 少量

（H＜1m）

中等

（1m≦H＜3m）

大量

（H≧3m）

坡頂荷重 無 道路 住宅區 大量填土

項 目 數 小 計

Ⅲ. 排水工法考量因子 排水工法設置與否 設 置 三 種 以 上

之排水工法 有，二種 有，一種 無設置排水工法 邊坡植被情形 坡面植被良好 坡面有輕微沖刷

情形 坡面無植被保護 坡面沖刷嚴重，

有明顯沖蝕溝

坡趾排水狀況 良好 好 普通 差

坡面地下水滲流情形 坡 面 無 地 下 水 滲流

降雨時坡面有少 量地下水滲流

降雨時坡面有大 量地下水滲流

平時有地下水滲 出

豪大雨時之排水狀況

狀況良好，降雨 可 透 過 排 水 工 法確實排除

降雨時偶有排水 斷面滿管之現象

降雨時有部分水 量溢流至路面

降雨時有大量水 量溢流至路面 項 目 數

小 計

Ⅰ+Ⅱ（穩定工法） Ⅰ+Ⅲ（排水工法）

工法需求得分

成果報告

利用此評分表即可針對道路邊坡崩塌防治工法最佳化需求進行評 估，評估步驟如下：

1. 於環境基本條件考量因子（Ⅰ）欄位中，針對七項影響因子，逐 項選擇符合現地環境之選項，並於適合之欄位上勾選。

2. 針對穩定工法考量因子（Ⅱ）與排水工法考量因子（Ⅲ）兩大類 之各評分細項，亦針對適合之資料數據欄位逐項進行勾選。

3. 勾選完畢之後，加總各欄位之項目數，並填入所屬之「項目數」

之欄位中。

4. 將各項加總之項目數乘上所屬之項目分數，並將分數填入小計欄。

5. 最後，將（Ⅰ）欄之得分數，分別與（Ⅱ） 、 （Ⅲ）欄之得分相加，

並填至下方欄位中，即可得到穩定工法最佳化需求值（Ⅰ+Ⅱ）

與排水工法最佳化需求值（Ⅰ+Ⅲ）。

透過上述評分步驟，將可計算出調查區域內，各調查點位之穩定與 排水工法需求值，最後透過工法需求值之統計分析與座落區間，給予不 同等級之處理對策建議，如表 4-7。

表 4-7 防治工法處理對策建議表

評分等級 處理對策建議

Ⅰ 邊坡穩定現況良好，建議僅需定期進行巡檢工作。

Ⅱ 邊坡稍有不穩定之徵兆，建議進行一般性之修復、補強工作。

Ⅲ 邊坡已處於不穩定狀態，原有整治工法可能已喪失功效，建議進 行緊急搶修工作。

4.4 整治工法需求潛勢圖繪製

由於山區道路之整治影響範圍涵蓋了點、線、面等空間化，為方便

工程人員針對所屬轄區內之道路邊坡進行有效之管控，研究團隊將針對

成果報告

上述之評估結果與邊坡管理系統結合，利用空間化之展示方式，繪製穩 定與排水工法需求潛勢圖。

道路邊坡防治工法需求潛勢圖之劃設工作，主要是透過現地資料調 查與蒐集，針對選定之各項影響致災因子，進行調查資料彙整與轉入，

並劃設出防治工法的需求潛勢圖。本小節以下之內容則將針對潛勢圖之 劃設流程進行介紹。

4.4.1 基礎單元設定

為了能有效將現地情況展示，且能作為後續計算的基礎單元，本研 究參考過去相關之研究成果，將採用 40×40 公尺網格為基礎單元，主要 原因乃是配合全臺灣目前現有數值地形資料庫的高程資料，且網格式資 料具有適合統計分析、可有效表示空間變動性，資料結構簡單等優點較 向量式資料更能符合本研究之需求。雖然目前已有許多地區已生產 4×4 公尺的網格資料，但考量研究範圍及特性，仍是採用 40×40 公尺網格。

4.4.2 現地資料調查

透過全球衛星定位系統（Global Position System, GPS）與邊坡管理 系統，進行現地調查作業，取得研究範圍內之各致災影響因子之相關數 據資料，這些調查因子包括 5.2.1 節中介紹之七項環境基本條件老量因 子與十項防治工法考量因子。

4.4.3 調查資料轉入

藉由與邊坡管理系統結合之地理資訊系統軟體，將使用之全球衛星

定位系統現地調查資料，以系統化方式轉入地理資訊系統軟體，使其資

料可同時呈現空間及屬性資料，如圖 4-2。

成果報告

圖 4-2 資料系統同時以空間及屬性資料呈現畫面

4.4.4 整治工法需求潛勢圖劃設

本研究最後將現地調查所得之環境影響致災資料，透過前節所述之 評分方式進行加權轉換，並以分數分級結果展示工法需求潛勢分析結 果，如圖 4-3 所示。

圖 4-3 台 18 線山區道路排水防治工法需求潛勢圖

成果報告

第五章 山區道路邊坡整治工法最佳化評 估模式驗證

山區公路邊坡數量龐大，且其崩塌發生機制與整治工法等相關資料建立 需投入大量人力與物力，同時亦需要投入相當的時間，本研究團隊為驗證所 研提之邊坡整治評估方法是否可行，將選定以台 18 線為例，建置完整之自然 環境資料，並進行道路邊坡崩塌防治工法最佳化設計評估模式驗證工作。

5.1 調查範疇選定

為提昇案例分析效率及結果之有效性，應篩選具代表性之典型示範 案例，篩選原則如下：

1. 具長期整治（失敗）記錄完整之工程實際案例。

2. 為臺灣地區典型地質或水文環境。

3. 為典型崩塌模式。

4. 使用典型防治工法。

案例篩選之流程，除具代表性示範案例之篩選作業外，應先由研究 單位依省道、國道等公路或其他重要公路所在位置，考量道路邊坡崩塌 災害選定重要路線為研究案例範圍，與相關管理單位訪談初步擇定重要 邊坡，並綜合專家學者之建議後，選定具代表性之重要或典型邊坡，以 作為本計畫模式驗證及實例分析等運用。

本研究團隊將以省道台 18 線作為道路邊坡崩塌最佳化設計評估模式

之驗証，且持續進行現地勘查作業；並借重交通部公路總局等工程單位

道路邊坡崩塌與防治之工程實務經驗，所蒐集之相關龐大資料，協助提

供國內近年來重大道路邊坡崩塌破壞之實際工程以及防治工法案例，以

進行臺灣本土實際邊坡穩定因子之檢討與分析。

成果報告

5.2 示範區域介紹與現址調查作業

因梅雨季節帶來之充沛雨量，造成台 18 線阿里山公路 28.9K～31.5K 路段路基流失、交通中斷，如圖 5-1，嚴重影響當地居民之交通運輸與觀 光發展。由於台 18 線通過之地形地質複雜、沿線涵蓋臺灣本島山區道路 之典型崩塌類型與整治工程，故選擇台 18 線五彎仔路段為示範案例，投 入進行山區道路及五彎仔崩塌區之研究。

圖 5-1 台 18 線 28.9K～31.5K 附近路基流失交通中斷情形

【資料來源：公路總局第五區養護工程處提供】

本研究團隊針對台 18 線進行現地勘查作業，並遵循前述篩選原則，

選定 15 個較具代表性之里程樁號，進行蒐集相關復建工程資料、績效檢

討報告、災損記錄照片等資料，相關彙整資料詳見表、表。本研究團隊

除確實紀錄相關結構物現況、邊坡環境等資料外，亦將相關調查資料應

用於本研究研擬之整治工法最佳化設計評估準則中。

成果報告

表 5-1 台 18 線現勘點位彙整表

里程（樁號） 工程名稱

22.8K～32.1K 台18 線 22.8K～32.1K 等三處修復工程

28.9K～31.5K 台18 線 28.9K～31.5K 五彎仔崩塌地治理工程（第一期）

台18 線 57.3K 坍方清除搶修工程 57.3K～57.4K

台18 線 57.3K 附近明隧道新建工程 59.0K～59.1K 台18 線 59.07K 災害修復工程 63.8K～63.9K 台18 線 63.8K 災害修復工程

台18 線 65.0K 上邊坡災害修復工程 台18 線 65.0K 上邊坡災害修復工程之二 65.0K～65.1K

台18 線 65.0K 附近明隧道新建工程 65.5K～65.6K 台18 線 65.5K 附近上邊坡災害修復工程

69.7K～70.3K 桃芝颱風台18 線 69.76K～70.3K 等三處災害修復工程 75.2K～75.3K 台18 線 75.2K 上邊坡災害修復工程

75.3K～75.4K 台18 線 75.32K 災害修復工程