112 地方特考三等 水土保持工程類科 坡地穩定與崩塌地治理工程 考古題詳解

核心觀念

崩塌地的現地量測，是以儀器持續記錄坡體的變形、水文及其他相關物理量，補足肉眼巡查無法察覺的地中變形與地下水變化。規劃的核心，是先掌握崩塌地的地形、地質、水文與可能破壞機制，再選擇能觀測關鍵變化的項目、儀器及配置方式，並確保量測資料能支援穩定性判讀與預警。

監測資料通常包含幾類相互關聯的資訊：降雨與地下水位（壓）反映可能的致災條件；地表及地中變位反映坡體的反應；影像與巡查資料則協助掌握變形位置及範圍。各類資料應交叉比對，避免只依單一儀器判斷。

解題方法：按「目的、條件、項目、配置、運作」規劃

一、先界定監測目的與範圍

須先確認監測是為了調查崩塌機制、追蹤既有變形、評估治理工程成效，或建立預警依據。目的不同，所需的監測項目、精度、頻率與持續時間也不同。

同時要界定崩塌地範圍及受影響對象，例如坡頂、坡面、坡趾、可能滑動區，以及下游道路、聚落或公共設施。這會影響儀器布點及警戒資訊的用途。

二、掌握現地條件與可能破壞機制

規劃前應整理既有調查、地質鑽探、地形測量、歷史崩塌紀錄及現場巡查資料，掌握：

• **地形與地貌：**坡度、坡向、坡面起伏、坡頂與坡趾位置、裂縫及地表排水情形。
• **地質與地層：**岩性、風化程度、地層界面、構造面、破碎帶、可能滑動面深度及地下水層分布。
• **水文與降雨：**降雨入滲、地表逕流、地下水位或水壓變化、湧水及排水設施狀況。
• **崩塌型態與活動性：**崩塌範圍、變形方向、既有位移趨勢、可能滑動深度及影響範圍。
• **人為與環境條件：**開挖、填土、道路、擋土設施、土地利用、交通震動，以及施工或維護活動。

這些資料的用途，是建立對崩塌機制的判斷，進而決定需要量測什麼。例如，懷疑地下水位上升促使坡體滑動，就不能只布設地表位移點，還應納入雨量及地下水位或水壓觀測。

三、依監測目的選擇量測項目與儀器

儀器選擇須能對應待觀測的物理量、位置與深度，並考量量測範圍、精度及現地適用性。常見配置如下：

核心觀念

伸縮計又稱地表伸縮計或地滑計，用來觀測地滑地表兩點間的相對位移及其隨時間的變化。它通常由固定端、鋼線（或低熱膨脹係數的因瓦線）及位移感測器組成；鋼線跨越地表裂隙或可能發生變位的區域，兩端分別固定在滑動土體與相對穩定的地盤上。

地盤移動時，兩固定點間距改變，帶動鋼線伸長或縮短，儀器便記錄其變化量。觀測結果可用來掌握裂隙張開或閉合、地表移動速率及活動趨勢。伸縮計主要量得沿鋼線方向的位移分量；若地盤移動方向與鋼線方向近乎垂直，儀器對該方向的變位不敏感。

解題方法：依移動方向架設

架設的核心原則是：使伸縮計的量測軸盡量平行於預期移動方向，並使鋼線跨越可能發生相對位移的裂隙或邊界。

移動方向已知時

將伸縮計沿地滑土體的主要移動方向架設，使鋼線方向與移動方向平行，並跨越地滑區與穩定地盤之間的裂隙、滑動邊界或顯著變位帶。

如此可直接量測主要移動方向上的位移分量。架設時應確認一端固定於穩定地盤，另一端固定於滑動土體；鋼線保持適當張力且避免受障礙物摩擦，儀器與固定樁也須避免落在同一移動塊體內。

核心觀念

本題考查大規模崩塌的危險程度評估與變形隨時間演進的關係。評估時須先辨識潛勢區及可能的破壞型態，再綜合地形、地質、活動性、觸發條件與可能受災對象，判斷危險程度；監測資料則用來掌握邊坡變形階段，作為警戒與應變的依據。

須區分「危險度」與「風險」：危險度著重崩塌發生的可能性與規模；風險還須納入崩塌影響範圍內的人口、交通及重要設施等受災對象。

解題方法

一、危險等級評估

可依下列步驟說明：

1. 潛勢區判釋與調查 蒐集地形、地質、航照或衛星影像、歷史崩塌紀錄及現地調查資料，判釋崩塌範圍、規模、地形特徵與可能的破壞機制，並留意冠部裂隙、崩崖、滑動體、側緣及趾部等地形徵兆。

2. 危害度評估 評估可能促成崩塌的條件，例如坡度、地質構造、地層與不連續面特性、河道侵蝕、順向坡特性及活動度等。依各因子分級、評分並綜合判定危害度，可分為高、中、低等級。

3. 脆弱度與風險判斷 調查可能影響範圍內的住戶、道路、橋梁及重要公共設施，評估其受災程度與暴露情形。若題目所稱「危險等級」係指整體風險潛勢，則應將危害度與脆弱度綜合評定；不能只以坡體變形量代表整體風險。

4. 監測與警戒 以地表伸縮計、傾斜儀、管內傾斜儀等監測地表或地層變位，並配合雨量及其他現地資料。監測基準宜依長期資料統計分析訂定；資料不足時，可先參考既有管理基準，再隨監測成果調整。

二、應變（變形）量與時間曲線

崩塌坡體受重力長期作用，並受豪雨、地震等事件觸發，變形量通常經歷減速、等速及加速階段。考題的「應變」可用累積變形量表示；實際監測時也常以位移量或變形速率判讀。

核心觀念

本題考查坡地開發後，因「山坡開挖、坡頂加載、低側回填、地基高差及地下水」所造成之局部與整體坡面穩定問題，以及開挖、擋土、排水、基礎與監測的綜合治理。

圖中可辨識之配置為：

• 右側山坡原地表面遭開挖，切入風化岩盤。
• 開挖坡頂鄰近建築物或構造物，且有樓板、牆體及使用荷重。
• 左側及建築物周圍有回填土。
• 建築物採基樁基礎，基礎高程由約 $\oplus25.7$ 至 $\oplus42.7$。
• 風化岩盤與回填土、殘積土或原地層間，可能形成強弱差異明顯的滑動界面。

題圖上方的 $40\ \mathrm{m}$ 標示為水平距離；依圖示高程，$\oplus42.7-\oplus25.7=17.0\ \mathrm{m}$。題幹另稱高程差為 $40\ \mathrm{m}$，兩者不一致。以下依圖示之開挖、回填及風化岩盤關係作答；若實際垂直高差為 $40\ \mathrm{m}$，則屬更大型坡地開發，應提高安全係數、增加分階開挖及支擋強度。

坡面安全通常以安全係數表示：

土坡分析應採有效應力原理：

其中 $\sigma'$ 為有效應力，$\sigma$ 為總應力，$u$ 為孔隙水壓。地下水上升會使有效應力降低，導致抗剪強度下降。莫爾—庫倫抗剪強度為：

因此，坡頂增加荷重、坡趾移除土體、地下水上升及風化岩盤軟弱面，均會使 $FS$ 降低。

解題方法

本題應依「地形變更—荷重變化—地質弱面—地下水—基礎影響」逐項判斷，再提出相對應的改善措施。

分析時應分為：

1. 開挖後的局部坡面穩定。
2. 建築物、回填土及基礎荷重所造成的整體滑動。
3. 地下水與降雨引起的孔隙水壓及滲流問題。
4. 擋土結構、基樁及施工階段的安全問題。

必要時應以平面滑動、楔形滑動、圓弧滑動或非圓弧滑動分析，並針對不同滑動面位置檢核：

一、坡面開挖造成的穩定問題

1. 開挖卸除坡趾支撐

右側山坡被開挖後，原本由坡趾土體提供的被動抗力消失，坡體下方支撐減少，滑動力相對增加，容易形成：

• 坡面淺層滑動。
• 沿風化岩盤面之平面滑動。
• 沿土岩交界面的滑動。
• 較深層的整體圓弧滑動或楔形滑動。

若開挖面過陡、過高且未分階，坡面自重的下滑分力會增加，雨季時尤其容易發生崩塌。

2. 風化岩盤形成潛在滑動面

圖中標示風化岩盤。風化岩盤可能具有下列問題：

• 節理、裂隙發達。
• 層面或節理面傾向坡外。
• 遇水軟化、強度降低。
• 土層與岩盤間存在透水性差異。
• 地下水沿岩盤面集中流動。

若風化岩盤面向開挖坡面傾斜，則容易發生順向滑動；若節理交會，可能產生楔形落石或局部崩落。

3. 開挖坡面受降雨及風化影響

開挖後坡面裸露，植生及表土保護消失，降雨可能造成：

• 地表逕流沖刷。
• 裂縫擴大。
• 土體吸水膨脹或軟化。
• 孔隙水壓增加。
• 風化岩盤剝落、落石及局部崩塌。

施工期間若長時間裸露，坡面穩定性會逐漸惡化。

二、建築物及回填造成的問題

1. 坡頂荷重增加

建築物位於開挖坡頂附近，樓板、牆體、設備、活載重及地震水平力均會增加坡頂附加荷重 $q$，使潛在滑動土體的下滑力增加。

坡頂荷重對安全性特別不利，因為其位於可能滑動土體上方，容易使滑動面上方的驅動力增加。若建築物距離坡頂過近，還可能造成：

• 坡頂張力裂縫。
• 建築物基礎不均勻沉陷。
• 建築物向坡側傾斜。
• 擋土結構側向土壓增加。

2. 回填土增加土壓與滑動力

左側及建築物周圍回填土若未分層夯實，會產生：

• 回填土自重增加滑動力。
• 不均勻沉陷。
• 回填區內形成滯水。
• 雨水入滲後孔隙水壓增加。
• 回填土與原地層間形成弱界面。

回填土若直接填置於未清除的表土、鬆軟土或斜坡面上，容易沿回填土底部滑動。

3. 挖填交界造成差異變形

圖中同時有開挖、回填及基樁，屬典型挖填交界地形。其常見問題為：

• 開挖側下沉、回填側壓密沉陷。
• 建築物兩側基礎產生差異沉陷。
• 樁基承受不同程度的側向土壓。
• 回填土與岩盤變形量不一致。
• 地下水在不同地層間重新分布。

因此，建築物安全不能只檢核基樁垂直承載力，還須檢核基樁側向力、彎矩、負摩擦力及整體滑動。

三、地下水及排水問題

1. 地下水增加孔隙水壓

開挖後切斷原有地下水流路，回填區又可能阻礙排水，容易在土岩界面或擋土牆背形成地下水聚集。

孔隙水壓增加時：

由於 $u$ 增加，使有效應力 $\sigma'$ 降低，抗剪強度：

隨之降低，坡體容易滑動。

2. 排水不良造成水壓及沖刷

若坡頂沒有截水溝，雨水會直接流入開挖坡面；若坡面沒有排水孔、盲溝或集水系統，可能造成：

• 坡面逕流沖刷。
• 擋土牆背水壓增加。
• 回填土飽和軟化。
• 滲流出口處淘刷。
• 管湧、土砂流失及局部坍塌。

四、施工階段的穩定問題

施工期間通常先開挖、後支撐，再進行基礎及回填。若採一次大量開挖而未及時支撐，會造成：