110 專技高考高等考試 應用地質技師 工程地質學（包括水文地質學） 考古題詳解

核心觀念

斷層是岩體受力破裂後，兩側岩塊沿破裂面發生相對位移的構造。依斷層兩側的相對運動方向，可分為：

• 正斷層：上盤相對下盤向下移動，常形成於張力或伸張環境。
• 逆斷層：上盤相對下盤向上移動，常形成於擠壓環境。低角度的逆斷層稱為逆衝斷層。
• 平移斷層：兩側岩塊主要沿斷層走向水平錯動，可再分為右移與左移。
• 斜移斷層：兼具垂直位移與水平位移。

「上盤」與「下盤」是依斷層面的幾何位置命名：位於傾斜斷層面上方的岩塊為上盤，下方的岩塊為下盤。

解題方法

先按位移方向列出主要斷層類型，再依臺灣的板塊聚合與造山環境判斷常見類型。臺灣位於板塊碰撞與聚合環境，擠壓作用顯著，因此臺灣地區常見的活動斷層以逆斷層及逆衝斷層為主，尤其西部麓山帶與東部海岸山脈一帶。

解題技巧

判斷正、逆斷層時，記住以上盤相對下盤的運動方向為準：上盤下移是正斷層，上盤上移是逆斷層。不要把「斷層線兩側哪一邊地勢較高」直接當作分類依據。

（二）斷層兩側上盤、下盤的地震影響

核心觀念

核心觀念

石灰岩的主要成分為方解石（$CaCO_3$），用途取決於其碳酸鈣含量、純度、物理性質及是否含有黏土、二氧化矽等雜質。工程上既可直接使用石灰岩，也可將其加工或煅燒後製成其他材料。

解題方法與用途

作答時可分成「直接作為材料」與「加工後作為原料」兩類：

1. 骨材與路基材料：破碎後可作混凝土骨材、瀝青混凝土骨材、道路級配粒料及路基材料；使用前須檢核強度、磨耗性、吸水率及耐久性。
2. 建築與石工材料：可加工為建築石材、砌石、鋪面石材及裝飾材料。
3. 水泥原料：石灰岩是製造卜特蘭水泥熟料的重要鈣質原料，與黏土質原料配料後煅燒。
4. 石灰原料：煅燒石灰岩可製得生石灰，反應式為 $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$ 生石灰加水消化後形成熟石灰，可用於砂漿、土壤改良及部分工業用途。
5. 填料與改良材料：磨細石灰石粉可作填料；石灰質材料也可用於酸性土壤或酸性水的中和處理。

解題技巧

不要只列「建材」或「水泥原料」等籠統名稱。將用途按「直接使用、破碎加工、煅燒加工」分類，較能完整呈現工程材料的應用範圍。須留意石灰岩並非都適合作高品質骨材；岩性均勻度、裂隙、風化及耐久性仍須評估。

（二）石灰岩壩基的工程問題與處理

核心觀念

石灰岩具可溶性，地下水沿節理、層面及裂隙流動時，會逐步溶蝕岩體，形成溶蝕孔洞、落水洞及地下水道等喀斯特地形。水庫蓄水後，水頭與滲流條件改變，原有通道可能成為集中滲漏路徑；壩基也可能因空洞、破碎帶或岩體不均勻而發生變形與承載問題。

解題方法：依「地質查明—滲漏與穩定評估—分區處理—監測」作答

1. 主要工程問題

• 壩基與庫岸滲漏：節理、裂隙、溶洞及地下水道可能連通庫區與下游，造成蓄水流失或下游湧水。
• 管湧與內部侵蝕：集中滲流可能帶走填充於裂隙或溶洞中的砂土、黏土，逐漸擴大通道，危及壩基安全。
• 溶蝕擴大與空洞形成：水流持續溶解碳酸鹽岩，既有溶隙可能擴大，形成新的空洞或地下水路。
• 不均勻沉陷與承載力不足：溶洞、破碎帶或軟弱充填物分布不均，可能導致壩體或壩基局部沉陷、差異變形。

核心觀念

**露頭（outcrop）**是基盤岩石或地層在現今地表直接出露的部分。岩體仍在原地，能直接觀察其岩性、層理、節理、斷層及地層接觸關係。

**下露頭（次露頭，sub-outcrop 或 subcrop）**是被土壤、沖積層、崩積層等覆蓋物遮住，未直接出露地表，但位於淺部地下的基盤岩石或地層。若移除覆蓋物，該地層便會顯露於地表。鑽孔、挖掘或地球物理調查可協助確認下露頭的位置與性質。

示意圖

 地表
 露頭 覆蓋區
 ▲ ───────────────────
 │ 土壤、沖積層
────────┴──────────────────────────────────────
 基盤岩層 A 基盤岩層 A 基盤岩層 A
 （直接出露） （被覆蓋） （被覆蓋）
 ↑
 下露頭（次露頭）

圖中左側岩層直接露出地表，是露頭；右側同一岩層被表土或沖積層覆蓋，屬下露頭。下露頭不是漂移至別處的孤立岩塊；地表若只見到與基岩分離的岩塊，應先辨明是否為搬運或風化形成的浮石，不能直接當作露頭。

解題方法

作答時抓住「是否在現今地表直接出露」這個判準：直接出露是露頭；被鬆散覆蓋物遮住、位於淺部地下的是下露頭。圖示宜同時標出地表、覆蓋層、基盤岩層，以及兩種露頭的位置。

（二）野外較容易找到露頭的地方

尋找原則

核心觀念

本題考查卵礫石層中的隧道開挖，以及隧道施工對既有道路與橋梁的影響。卵礫石層常有顆粒粗大、級配不均、透水性高、局部含細料或地下水等特性；隧道開挖後，地層容易流失或失去支撐，進而引起掌子面失穩、湧水湧砂與地表沉陷。

題目指出隧道約位於地表下 $13$ 公尺，地表有回填層及黏土層，下伏約 $16$ 公尺厚卵礫石層，且施工期間高速公路須維持通車。因此除了隧道本身的施工安全，也須控制路面、路基及高架橋的沉陷與變形。

（一）卵礫石層鑽掘可能遭遇的工程問題

1. 掌子面失穩及坍方

卵礫石顆粒間的咬合作用及細料含量不一，開挖後可能鬆動、滾落或崩塌。若開挖面支撐不足，坍方可能由隧道向上發展，形成地表塌陷。

2. 地下水湧入及帶砂、帶礫流失

卵礫石層孔隙大、透水性通常較高，若與地下水連通，開挖面可能大量湧水。水流也會攜帶砂、細料或較小礫石流入隧道，造成地層流失、開挖面失穩，並加劇地表沉陷。

3. 超挖及開挖輪廓不易控制

卵礫石粒徑、密實度及地層組成常有變化，局部鬆散區容易超挖；遇到較大卵石時，則可能造成切削或破碎困難，導致施工速率下降、隧道輪廓不規則。

4. 地表沉陷與周邊設施變形

隧道開挖引起的地層鬆動、孔隙水流失、超挖或坍方，會造成地表下陷。隧道穿越高速公路平面段時，沉陷可能影響路面平整度及路基；穿越高架橋段時，則可能造成橋墩差異沉陷、基礎變形或橋梁結構受力改變。

5. 維持道路通車下的施工限制

高速公路須持續正常通車，不能任意大規模開挖或封閉路面。因此施工的沉陷控制、監測、應變速度及施工安排要求高；若地表或橋梁變形超限，可能直接影響行車安全。

（二）因應或克服方式

1. 先調查地層與地下水條件

施工前以鑽探、地質剖面調查及地下水觀測掌握卵礫石層的厚度、粒徑、密實度、細料含量、地下水位及透水性。隧道開挖期間持續記錄出土狀況及湧水變化，據以調整支撐壓力、掘進速度與改良方式。

2. 採用可控制開挖面壓力的機械掘進