110 專技高考高等考試 應用地質技師 地質調查（包括地球物理探勘） 考古題詳解

核心觀念

工程地質調查計畫的核心，是先確認工程在規劃、設計及施工各階段需要哪些地質資料，再依工址條件和可能的工程問題，安排適當的調查方法、範圍、數量與深度。調查計畫不是單純列出「要鑽幾孔」，而是要讓調查成果足以建立地質模型、評估工程風險，並供工程設計與施工使用。

計畫應以工程需求為導向，考量工程種類、規模與階段，並配合地質材料、地質構造、地下水及地質作用等工址條件。工程地質調查的基本對象包括土壤與岩石、地質構造、地質作用，以及工址與這些地質條件的關係。

解題方法

作答時可依「為何調查、調查何處、查明什麼、如何調查、如何執行、交付什麼」的順序，將計畫內容整理如下：

一、工程概況與調查目的

說明工程名稱、位置、種類、規模、主要構造物及工程階段；再敘明調查目的，例如評估場址適宜性、提供基礎與邊坡設計參數、查明地下水條件，或評估地質災害對工程的影響。

二、調查範圍與工作階段

界定工程基地及周邊可能受工程影響的區域，並說明調查所處階段及精度需求。工程地質調查應配合規劃、設計、施工與維護管理的需要分階段辦理；隨工程進展，調查範圍和成果精度也應符合該階段的決策需求。

三、既有資料蒐集與初步研判

蒐集並整理地形圖、區域地質圖、地質構造、地質災害紀錄、航照或遙測影像、地下水與鄰近工程資料等，標示工址位置，初步研判地層、構造及地質作用對工程的影響。再透過現場踏勘，確認地形地貌、露頭、排水與地下水狀況，以及周邊環境與既有設施。

四、調查項目與預期查明事項

依工程需求列出調查項目，常見內容包括：

• 地形與地質：地形、水系、地層層序、岩性、土層及岩盤分布、風化與覆蓋層。
• 地質構造與不連續面：斷層、褶皺、節理、層面、劈理及其位態、延伸性與工程影響。
• 地質作用與災害：崩塌、地滑、土石流、沖蝕、地盤下陷及其他可能影響工址安全的現象。
• 水文地質：地下水位、水壓、滲流、湧水及其對開挖、基礎或邊坡的影響。

核心觀念

本題考查三種常見鑽探法的破岩方式、取樣或排渣方式，以及適用地層。作答時要分清楚：沖洗法以水流帶出鑽屑；衝鑽法以鑽具反覆衝擊破岩；旋鑽法以旋轉鑽頭切削或磨碎岩層，並以沖洗液攜出鑽屑。

解題方法

依「鑽進機制 → 排渣方式 → 適用地層與限制」分述三法，即可完整比較其特性。特別留意沖洗法與旋鑽法都會使用水或泥漿，但前者主要以水流沖蝕、攪動並帶出土屑，後者則由旋轉鑽頭破岩，沖洗液主要負責冷卻鑽頭及排出岩屑。

三種鑽探方法及適用地層

1. 沖洗法（wash boring） 將鑽桿與鑽頭下入孔內，利用水泵將水或沖洗液送至孔底。水流沖蝕、攪動孔底土層，使土屑懸浮後沿鑽桿與孔壁間的環狀空間上返地面；鑽具再逐步下壓或上下移動以繼續鑽進。通常可由上返土屑初步判斷地層變化，但土屑經水流搬運、混合，層界判讀與樣品代表性較差。

**適用地層：**以鬆軟、未膠結或弱膠結的土層為主，例如砂、粉土及黏土。遇卵礫石、堅硬膠結層或岩盤時，鑽進效率及地層辨識能力較差；孔壁不穩定時也須採取護孔措施。

2. 衝鑽法（percussion drilling） 以鋼索或鑽桿懸吊重型鑿具，使鑿具反覆提升、自由落下，藉衝擊力破碎孔底地層。破碎後的岩屑與水混合成泥漿，再以撈砂筒（bailer）或取樣筒定期提出孔外。其鑽進速度通常較慢，且須間歇清除孔底岩屑。

核心觀念

下孔式速度井測法（downhole seismic test）是在地表產生震波、於鑽孔內不同深度接收震波，利用震波傳播時間求取地層縱波速度 $V_P$ 與剪力波速度 $V_S$ 的現地測試。題目重點是辨明震源與受波器的位置關係，並說明如何由走時資料建立波速剖面。

適用範圍

1. 工程場址地層速度調查：適用於已設置鑽孔的場址，可量測孔周地層隨深度變化的 $V_P$、$V_S$，建立波速剖面。
2. 地震工程與地盤評估：$V_S$ 可用於地盤分類、場址反應分析及地震工程設計；搭配密度等資料，亦可推估地盤的動態彈性參數。
3. 地層分層與工程地質判釋：波速隨深度的變化可協助辨識地層界面、較鬆軟或較堅硬的層段，以及岩盤深度等。
4. 方法限制：測值代表鑽孔周圍的局部地層，探測深度受鑽孔深度限制；其結果也會受鑽孔狀況、套管與孔壁耦合、地層側向不均質及震源能量影響。若要掌握較大範圍的橫向變化，須配合其他地球物理方法或鑽孔資料判釋。

探測原理與解題方法

1. 佈置震源與受波器：在地表、靠近鑽孔處布置震源，常以重錘敲擊地面或剪力震源產生震波；將受波器置於鑽孔內，依序在不同深度量測。受波器須與孔壁良好耦合，使其能接收地層振動。
2. 產生並辨認震波：震源可激發縱波與剪力波。為辨識剪力波，常以水平敲擊板產生剪力波，並從相反方向敲擊，以比較波形極性；

核心觀念

遙測影像通常無法直接看見地下的斷層面；判釋時是從地表的線性構造、地形變化與地表差異，推測斷層或破碎帶的位置與延伸方向。這些可觀察特徵稱為斷層的地貌或影像判釋指標。

影像上出現一條線狀地物，並不等於已確認斷層。河谷、岩層界線、節理帶、人工道路或侵蝕地形也可能形成線狀影像，因此應綜合多項特徵判讀。

解題方法與影像特徵

作答可依「線狀地形—錯移變形—地表與水文差異」分組，並說明這些特徵如何反映斷層活動。

一、線狀地形與地形突變

• 線狀谷地、溝槽或低地：斷層破碎帶岩石較破碎，容易受侵蝕，常形成狹長而連續的谷地、槽地或凹地。
• 線狀稜脊、坡折或崖壁：斷層兩側地形高程或坡度突然改變，可呈現長條形崖線、階地邊界或線性坡折。
• 斷層崖與三角面：正斷層或逆斷層造成地表高差，形成線性崖面；山前斷層崖遭河流切割後，常留下排列成列的三角形坡面。
• 鞍部、缺口或直線排列的山脊端點：地形被斷層破碎帶削弱或切割，可在影像上形成線性低鞍部、山脊缺口或地形排列異常。

二、地物錯移或受阻

• 河道、溪溝或山脊錯移：原本連續的河道、沖溝或稜線在斷層兩側出現側向錯開或高程錯開，是判斷斷層位移的重要線索。
• 河道偏折、截切或中止：河流接近斷層時改變流向，或出現被截斷的溪溝，可能反映斷層錯動及其地形阻隔作用。

核心觀念

岩盤等高線圖是將各鑽孔揭露的岩盤面高程，依其平面位置標繪並內插成線，表示岩盤面的起伏形態。它與一般地形等高線圖相似，但等高線所代表的是「岩盤頂面高程」，而非地表高程。

製圖的關鍵是先統一高程基準，再由鑽探資料判定岩盤頂面深度，換算為岩盤面高程。若鑽孔未穿透覆土而進入完整岩盤，須依題目或工程採用的岩盤判定標準確認岩盤面位置；實務上可參考岩心、風化程度、岩盤品質及鑽進紀錄。

解題方法

1. 整理鑽孔位置與高程資料 在平面底圖標出每一鑽孔的座標 $(x,y)$，並整理孔口地面高程 $Z_g$。各孔高程須使用同一垂直基準。

2. 判定岩盤頂面深度 依鑽孔柱狀圖、岩心紀錄及地質判釋，找出地表至岩盤頂面的垂直深度 $d_r$。若孔口高程是測量所得的地面高程，則岩盤頂面高程為： $Z_r=Z_g-d_r$

例如孔口高程為 $120\ \mathrm{m}$，岩盤頂面深度為 $18\ \mathrm{m}$，則岩盤頂面高程為 $102\ \mathrm{m}$。

3. 標繪控制點並內插 將每孔的岩盤頂面高程 $Z_r$ 標在其平面位置，作為內插控制點。依各點高程分布，以人工內插或數值地形模型等方法，繪出相同高程的岩盤等高線；等高距應配合資料密度、地形起伏及圖面比例尺選定。資料稀疏或地質構造複雜處，應減少過度內插，並以地質界線、露頭及其他探查資料輔助判釋。