林銘郎臺灣大學：土木工程學研究所柯虹如Ke, Hong-RuHong-RuKe2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/506171999年集集大地震導致中部許多山區造成大規模山崩地滑現象，如著名的九份二山順向坡滑動，而紅菜坪地區與九份二山分別位於粗坑背斜兩翼，但其破壞模式卻迥然不同。初步調查發現紅菜坪地區應屬一老崩滑區，與同屬古地滑之梨山地區相似，且研究區內崩積層厚達80m，產狀相當緻密，而紅菜坪地區由於尚未發展，故人為擾動與破壞亦較少，於本研究中期能針對此種老舊崩積土層進行研究，以了解其材料組構與強度之間的關係，並推估其破壞滑動深度與穩定性評估。使台灣常見的崩積層邊坡能有簡易的定性方式探求其穩定性。 本研究針對紅菜坪之鑽探岩心進行相關室內試驗。以探討此地區之地層分佈與崩積層內之地層材料特性，並對崩滑區內變異性極大的厚層崩積層進行分類，探討此舊崩塌地於不同時間點之空間殘留堆疊情形，使本研究區之異質性地層得以延伸。而試驗所得之參數，期能對此區域之崩積層內部局部破壞行為與破壞位置進一步分析討論。 研究區之崩積層經分類後約可區分為GW礫石類、SC砂土類與CL低塑性黏土類等土壤種類，加上表土層SF與岩盤R，共可分成5個類別。分類於本研究可進一步了解崩積層內不同類別之材料性質，以及其可能形成過程。 由阿太堡試驗與粒徑分布試驗計算所得之土壤活性值偏高，但經由X-ray繞射試驗發現崩積層內之黏土礦物以綠泥石含量居多，伊利石次之，亦含有部份高嶺石含量，局部有膨潤石存在。 崩積層外觀緻密，經岩石單壓試驗結果得知其強度依據ISRM，屬於甚弱岩至弱岩之間，其風化砂岩之單壓強度仍高達50Mpa，強度甚高，故當崩積層內屬於GW類之大顆粒支撐層較厚時，其土層強度較高，但若為細粒料控制(細粒料含量超過30%者)，單壓強度會隨細顆粒含量增加而減少。 於本研究地滑區切一A-A’剖面，並將崩積層於地層內進行延伸，將試驗所得參數套入以進行穩定分析，結果發現於A-A’剖面所區分的三個區塊中，以上邊坡位置之A3區域之安全係數最低，最容易發生崩滑現象，經岩心觀察發現本區之土層材料多屬CL類與SC類崩積層，經試驗發現此類崩積層材料之強度CL類＜SC類，而於現地實地調查發現A3區域靠近月桃湖，其附近確實有地表植生異常與道路邊坡修補後又再次損壞的情形，且經水位監測資料顯示，此區之地下水位隨月桃湖之水位高低而有明顯升降情形，更確定此區域有不透水層影響地表水的入滲。誌 謝 I 摘要 II 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 導論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究內容與方法 1 1.4 研究流程 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 崩積層之特性與定義 4 2.2 崩積層之分類 4 2.3 崩積層材料之物理特性(國內研究成果) 5 2.3.1 粒徑分析 5 2.3.2 孔隙率 5 2.3.1 黏土礦物含量 5 2.3.1 液塑性與活性(Activity) 6 2.4 崩積層之力學特性 6 2.4.1 孔隙率對強度之影響 7 2.4.2 粒徑大小與尺寸效應(scale effect)之影響 8 2.4.3 級配對剪力強度之影響 8 2.4.4 含水量、飽和度對強度之影響 9 2.4.5 其他影響強度因子 9 2.5 崩積層相關研究之分析與模擬 10 2.5.1 STABLE 穩定分析 10 2.5.2 案例研究 11 第三章 研究方法 20 3.1研究區域介紹及現地勘查 20 3.1.1 地理位置 20 3.1.2 地質構造 20 3.1.3 水文因子 21 3.1.4 環境破壞因子 21 3.1.5 鑽孔取樣岩心 21 3.1.6 勘查重點 22 3.2 試驗規劃與試體準備 22 3.3 基本物性試驗 23 3.3.1 含水量試驗 23 3.3.2 比重試驗 23 3.3.3 乾密度試驗 24 3.3.4 顆粒分析 24 3.3.5 阿太堡限度試驗 24 3.4 X-ray繞射分析 25 3.4.1 X-ray 亂向(粉末)分析 25 3.4.2 X-ray 定向(試片)分析 25 3.5 直剪試驗 25 3.6 岩石單壓試驗 26 3.7 三軸試驗 26 3.7.1 傳統三軸設備 27 3.7.2 儀器校正 27 3.7.3 試體準備 27 3.8 穩定分析方法 29 3.8.1 STABLE程式簡介 29 3.8.2 研究分析方法 30 第四章 研究成果 41 4.1 基本物性試驗 41 4.2 黏土礦物成分(X-ray試驗) 41 4.3 直接剪力試驗結果 42 4.4 單壓試驗結果 43 4.5 三軸試驗結果 43 4.6 小結 45 第五章 崩積層分層與穩定分析 61 5.1 崩積層之分層依據 61 5.2 地層延伸 61 5.3 穩定分析 62 5.3.1 參數設定 62 5.3.2滑動位置與安全係數 62 5.4 小結 64 第六章 結果與討論 77 6.1 現地觀察結果與討論 77 6.2 試驗結果與討論 78 6.3 分析結果與討論 79 第七章 結論與建議 83 7.1結論 83 7.2 建議 84 參考文獻 85 附錄 88 附錄A 崩積層物理性試驗結果 88 附錄B X-ray繞射試驗步驟 88 附錄C 黏土礦物成分分析X-ray試驗結果 88 附錄D 岩石直剪試驗結果 88 附錄E 單壓試驗之應力應變曲線圖 88 附錄F 紅菜坪地區岩心照片與紀錄 88en-US紅菜坪地滑崩積層邊坡穩定力學特性繞射試驗HungtsaipinglandslideColluviumSlope Stabilityx-rayMechanical propertythesis