112 專技高考高等考試 大地工程技師 工程地質與工址調查 考古題詳解

核心觀念

本題考查構造地質與岩坡工程的基本名詞：褶皺的形態與辨識、岩體不連續面控制的楔型破壞、岩石中的劈理構造，以及以極點表示面狀構造產狀的方法與用途。

解題方法

名詞題可依「定義—幾何特徵—工程或判釋應用」作答。褶皺與劈理著重構造形態及其和岩層的關係；楔型破壞著重兩個不連續面交線與坡面的幾何關係；極點則從「平面的法線」切入，再說明其在赤平投影上的用途。

（一）背斜及其特徵

**背斜（anticline）**是岩層受力彎曲形成的褶皺，典型形態呈向上拱起，兩翼岩層由褶皺軸部向外傾斜。若地層未倒轉，背斜核心通常出露較老的岩層，往外則逐漸變年輕。

主要特徵如下：

• 形態：岩層向上拱起，常呈弧形或拱形。
• 兩翼產狀：典型背斜的兩翼向背離褶皺軸部的方向傾斜。
• 地層新舊：未倒轉時，軸部岩層較老，往兩翼方向逐漸變年輕。
• 構造要素：可描述褶皺軸、軸面及兩翼；褶皺軸面是大致將兩翼分隔的面。

判釋背斜時，應同時觀察岩層的彎曲形態、兩翼傾向及地層年代排列。若地層已倒轉，單憑岩層向上拱起的外形判斷新老關係可能失準，因此應配合地層上下判據確認。

（二）岩體楔型破壞

**岩體楔型破壞（wedge failure）**是岩坡中兩組不連續面相交，形成楔狀岩塊；當兩面的交線朝向坡面出露，且幾何條件與摩擦條件允許時，楔體便可能沿兩面的交線方向滑動。

以兩個不連續面 $A$、$B$ 為例，其交線可表示為：

判斷楔型破壞的關鍵如下：

1. 形成楔體：兩個不連續面相交，將岩體切割成可移動的楔狀塊體。
2. 交線出露坡面：交線 $L$ 的方向須朝向坡面，且能從坡面出露；在赤平投影上，交線需落在坡面可出露的幾何範圍內。
3. 具備滑動條件：交線的傾伏角須小於坡面傾角，使楔體能向坡外滑出；沿滑動面的抗剪阻力不足以抵抗下滑作用時，便會發生破壞。分析時須將交線傾伏角與岩面摩擦角等條件一併比較。

因此，岩坡穩定分析不能只逐一檢查每組節理是否可能形成平面滑動，也須檢查兩組節理交線是否構成可滑出的楔體。

（三）劈理

核心觀念

本題考《地質法》及《地質敏感區劃定變更及廢止辦法》所定的地質敏感區類型，以及《地質敏感區基地地質調查及地質安全評估作業準則》中活動斷層地質敏感區的基地調查與安全評估要求。

法規答案以命題當年（民國 112 年）為準。作業準則於民國 113 年 1 月 9 日修正；以下依命題時適用的規範作答。

解題方法

第一小題依地質敏感區的法定分類逐項列出，排除題目已給的活動斷層類型。第二小題則按作業準則的架構，分別整理「區域調查、細部調查」及「地質安全評估」；調查重點是確認活動斷層、剪裂帶、破碎帶或地表破裂的位置與性質，再評估其對開發安全的影響並提出對策。

（一）活動斷層以外的地質敏感區類型

依《地質敏感區劃定變更及廢止辦法》，除活動斷層地質敏感區外，尚包括：

1. 地質遺跡地質敏感區：具有特殊地質景觀或地質現象，須注意其保存與完整性。
2. 地下水補注地質敏感區：具有地下水補注功能，開發時須考量補注水量、水質及土地透水性。
3. 山崩與地滑地質敏感區：有山崩或地滑潛勢，開發時須評估坡地穩定及災害影響。
4. 其他經中央主管機關認定之地質敏感區。

（二）基地地質調查項目及安全評估內容

1. 基地地質調查項目

活動斷層地質敏感區的調查分為區域調查與細部調查：

區域調查

調查活動斷層地形特徵、地層分布及地質構造，並蒐集、分析既有地質資料；視開發需要以露頭調查、遙測影像判釋等方法補充資料。區域範圍包括基地全部及可能影響基地的相鄰地區。

細部調查

細部調查範圍為基地與地質敏感區重疊部分，至少包括：

• 地形判釋：利用遙測影像或其他地形圖資判讀活動斷層地形特徵，並至現地查核。
• 露頭調查：調查岩層、活動斷層及相關地表破裂的位態與性質。
• 地下地質調查：以地質鑽探查明地下岩層分布與厚度，以及斷層、剪裂帶或破碎帶的特性。

核心觀念與公式

Q 法由挪威地工研究所（NGI）的 Barton、Lien、Lunde 等人於 1974 年提出，用六項地質與應力參數評估岩體品質，並作為地下開挖穩定性與支撐設計的經驗分類工具。其計算式為：

三個比值分別反映：

• $\frac{RQD}{J_n}$：岩體結構及岩塊大小。
• $\frac{J_r}{J_a}$：不連續面間的剪力強度特性。
• $\frac{J_w}{SRF}$：地下水與應力對岩體穩定性的影響。

$Q$ 值愈大，代表岩體品質與穩定性通常愈佳；愈小則代表岩體條件較差。Q 法是經驗分類法，參數評分應依現場地質調查與評分表判定，不能把評分視為可任意線性換算的物理量。

六項因素及評分架構

這六項不是各自獨立的「加總分數」，而是依上述三組比值相乘。$RQD$、$J_r$、$J_w$ 增大時通常使 Q 值提高；$J_n$、$J_a$、$SRF$ 增大時通常使 Q 值降低。

適用工程與用途

Q 法主要用於節理岩體中的地下工程，尤其是隧道、地下廠房、地下洞室及其他岩石洞室。可依 Q 值配合洞室跨度及安全需求，初步評估岩體穩定性及支撐需求，例如岩栓、噴凝土等。

核心觀念

本題要規劃的是山區鐵路改線隧道的工址調查。調查重點在於釐清崩積層的厚度與組成、下伏岩盤及地質構造、地下水條件，以及崩塌地與隧道施工可能造成的邊坡或地盤變形。調查成果須能支援隧道線形與洞口位置選擇、施工方法與支撐設計、地下水處理，以及施工與營運安全評估。

崩積層通常由崩塌、滑動或坡面搬運形成，材料粒徑、組成與密實度變異大，內含塊石、土體與局部空隙，常覆蓋於風化岩盤或滑動面之上。不可只以少數鑽孔的土層描述代表全區，應以地表地質、地球物理探查、鑽探及監測交互驗證。

解題方法

依「區域地質與災害範圍 → 地表及地下地質 → 地工與水文參數 → 穩定分析 → 監測與設計回饋」規劃。調查範圍涵蓋隧道軸線及其影響範圍，並延伸至崩塌源區、滑動體、坡趾、洞口與可能的排水出口。調查成果應建立地質剖面與三維地質模型，供後續隧道及邊坡分析使用。

（一）須調查之項目

1. 地形與崩塌地特性：地形地貌、坡度坡向、崩塌範圍與厚度、崩塌源區及堆積區、裂縫、陡坎、滑動邊界、沖蝕溝與地表排水路徑。
2. 區域及工程地質：地層、岩性、地質構造、節理與層面、斷層或剪裂帶、風化程度、岩盤品質，以及既有地質與災害紀錄。
3. 崩積層與下伏地層：崩積層厚度、材料組成、粒徑、密實度、塊石含量、層間變化、滑動面位置，以及下伏風化岩與完整岩盤深度。
4. 地下水與水文：地下水位及其季節變化、含水層與滯水層、滲流方向、湧水點、泉水、地表逕流、排水設施與豪雨入滲條件。
5. 地工與岩石力學性質：土層及岩盤的強度、變形、滲透與軟弱程度，以及隧道開挖所需的岩體分級、地應力與可能湧水條件。
6. 地震與既有設施條件：地震作用與地盤反應、鄰近鐵路設施及構造物、既有路基損壞情形、可用施工空間與施工便道條件。

（二）調查執行方式與監測規劃

1. 地形與崩塌地調查

先蒐集地形圖、航照、衛星影像、歷年豪雨與崩塌紀錄，進行崩塌前後比對；再以現地踏勘、無人機攝影測量或光達測量製作高解析度地形圖。現場標繪崩塌邊界、裂縫、滑動陡坎、湧水點、沖蝕溝、坡趾及可能的落石區，建立地表地質與災害分布圖。

2. 地質調查與地下地層探查

沿隧道軸線、洞口及崩塌體布設調查剖面，進行地質露頭調查與地質構造測繪。以鑽探確認崩積層厚度、滑動面及岩盤深度，鑽孔位置應兼顧軸線、洞口、崩塌體厚度變化與地質疑義區；必要時採取岩心並記錄岩心品質、風化程度、節理與破碎帶。

崩積層常含大塊石，鑽探可能發生偏斜、漏失或將塊石誤判為基岩，故宜搭配地球物理探查，例如電阻率影像探測、震波折射或表面波法，以補足鑽孔間的地層連續性。地球物理成果須以鑽孔及現地地質資料校正，不能單獨作為地層判釋依據。

3. 土壤、岩石與地工試驗