109 專技高考高等考試 大地工程技師(二) 工程地質及工址調查 考古題詳解

109 年・專技高考・高等考試・大地工程技師(二)
試題代碼 工程地質及工址調查

第 一 題25 分

如下圖剖面,中間位置坡高約 15 m15\,\mathrm{m}、下方告示牌寬約 1 m1\,\mathrm{m}。

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

(一) 請判釋岩性,並針對框線範圍評估風化層位及分級。

(二) 評估中度風化層位以下岩體 QQ 值,並列出各評估因子細項分數。

🖼️ 本題原卷含圖表。基於試題來源之版權考量,本站不轉載原卷影像; 題目文字已完整轉錄,圖表請自行參閱考選部公告之試題原檔。

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核心觀念

本題考查兩件事:依露頭的顏色、完整性與節理狀況判釋岩性及風化分級;再以 Q 系統估算中度風化層以下岩體的岩體品質。

Q 值公式為:

Q=RQDJn×JrJa×JwSRFQ=\frac{RQD}{J_n}\times\frac{J_r}{J_a}\times\frac{J_w}{SRF}

其中,RQDRQD 為岩心品質指數;JnJ_n 為節理組數;JrJ_r 為節理粗糙度;JaJ_a 為節理壁風化或充填狀況;JwJ_w 為地下水折減因子;SRFSRF 為應力折減因子。

解題方法

(一)岩性與風化分級

露頭可見近垂直柱狀節理,岩柱間有橫向節理,外觀符合柱狀節理火山岩的特徵;岩色呈紅褐色至褐色,反映表層風化。據此判釋為柱狀節理玄武岩。

按 ISRM 岩石風化分級,由露頭頂部往下判讀:

位置判釋風化分級
坡頂表層紅褐色鬆散物殘積土或完全風化物,原岩結構已大幅破壞VI 級:殘積土;局部可達 V 級:完全風化
柱狀岩體上部岩體變色明顯、節理較開張,岩塊仍可辨認IV 級:高度風化
柱狀岩體中段岩體變色,節理面較清楚,岩塊仍大致完整III 級:中度風化
中度風化層以下岩體顏色與完整性較佳,柱狀節理仍明顯II 級:微風化至 I 級:新鮮

圖中沒有鑽孔岩心或風化界線測量資料,因此分界以露頭外觀估判;Q 值則採中度風化層以下較完整岩體作代表。

(二)中度風化層以下岩體 Q 值

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第 二 題20 分

某基地東西向寬約 40 m40\,\mathrm{m}、南北向長約 70 m70\,\mathrm{m},需開挖約 30 m30\,\mathrm{m} 構築地下停車、公共設施空間。依據初步蒐集所得資料顯示,基地下方地層可能為數公尺厚的土層、二十餘公尺厚的卵礫石層以及下伏風化岩層。

請就該基地深開挖及支撐設計需求,規劃地質調查作業項目,包含鑽探孔數、深度、孔位布置、鑽探及取樣方法、現地及室內試驗。

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核心觀念

本題評量深開挖工程(開挖深度 H≈30 mH \approx 30\,\mathrm{m},屬超深開挖)在「複合地層(表土層、巨厚卵礫石層、下伏風化岩層)」條件下的工址調查規劃能力。規劃之法規依據與核心理論包含:

  1. 法規與規範依據:以命題當年(民國 109 年)之《建築物基礎構造設計規範》第 1 章「地盤調查」及《建築技術規則》建築構造編第 64 條為準。
  2. 深開挖調查需求:
  • 調查深度:開挖深度達 30 m30\,\mathrm{m} 時,鑽探深度通則需達開挖面以下至少 1.5H∼2.0H1.5H \sim 2.0H(即 45∼60 m45 \sim 60\,\mathrm{m}),或穿透軟弱地層並深入堅實承載層/未風化岩盤一定深度(至少深入基岩 5 m5\,\mathrm{m} 以上)。
  • 調查孔數與間距:基地面積 A=40 m×70 m=2,800 m2≤3,000 m2A = 40\,\mathrm{m} \times 70\,\mathrm{m} = 2,800\,\mathrm{m}^2 \le 3,000\,\mathrm{m}^2。規範規定基地面積每 600 m2600\,\mathrm{m}^2 或建築物長向每達 30 m30\,\mathrm{m} 應設一孔,且不得少於 4 孔;深開挖擋土壁沿線應每隔 30∼50 m30 \sim 50\,\mathrm{m} 配置孔位以掌握地層及岩面起伏。
  1. 地層特異性之工程地質課題:
  • 卵礫石層:顆粒粗大且膠結不一,標準貫入試驗(SPT)易遇卵石彈跳失真,常規薄壁鋼管無法取樣,高透水性伴隨潛在湧水、抽水沉陷及連續壁包泥破孔風險。
  • 下伏風化岩層:開挖底面(深度 30 m30\,\mathrm{m})已切入風化岩盤,涉及連續壁嵌岩施工難度、趾部抗踢出穩定、風化程度差異、岩盤節理發育及裂隙受壓水(Artisan water)隆起破壞。

解題方法

針對開挖深達 30 m30\,\mathrm{m} 之擋土支撐(如地中壁、連續壁嵌岩、多階預力地錨或鋼支撐)與止水需求,採取「周密掌握邊界嵌岩線、查明卵礫石層透水性、評估基底抗浮隆起」之邏輯切入,依題意分為五大面向逐項規劃:

一、鑽探孔數與深度規劃

  1. 鑽探孔數:
  • 基地面積為 2,800 m22,800\,\mathrm{m}^2。依規範基準孔數為 ⌈2,800/600⌉=5\lceil 2,800 / 600 \rceil = 5 孔。考量周邊擋土壁周長為 2×(40+70)=220 m2 \times (40 + 70) = 220\,\mathrm{m},長向長度達 70 m70\,\mathrm{m}(超過 30 m30\,\mathrm{m}),為精確掌握岩盤起伏線與連續壁施工嵌岩深度,規劃 6 孔(外圍 5 孔、基地中心 1 孔)。
  1. 鑽探深度:
  • 開挖深度 H=30 mH = 30\,\mathrm{m},地層依序為數公尺表土與二十餘公尺卵礫石,推估岩面位於地表下約 25∼28 m25 \sim 28\,\mathrm{m},開挖底面已進入風化岩層。
  • 依規範開挖底面下需達 1.5H∼2.0H1.5H \sim 2.0H(45∼60 m45 \sim 60\,\mathrm{m})。各孔深度規劃如下:
  • 一般孔(5 孔):深入開挖底面以下至少 15∼20 m15 \sim 20\,\mathrm{m},且深入中度風化至新鮮岩盤至少 5 m5\,\mathrm{m},鑽深訂為 50 m50\,\mathrm{m}。
  • 核心控制孔(1 孔,位於基地中央):鑽深延伸至開挖面下 1.0H1.0H(即深度 60 m60\,\mathrm{m}),並進入堅實基岩至少 10 m10\,\mathrm{m},作為全區地層對比、深層水壓與抗隆起分析之基準孔。

二、孔位布置原則

  1. 周邊配置(5 孔):
  • 基地四個角落各布置 1 孔(共 4 孔),以掌握邊界條件。
  • 南北向長邊(70 m70\,\mathrm{m})中央增設 1 孔,使擋土壁周邊各孔間距控制在 35∼40 m35 \sim 40\,\mathrm{m} 之內,精確描繪卵礫石層厚度變化及基岩傾角。
  1. 中央配置(1 孔):
  • 基地重心處配置 1 孔,用以判定基坑中央開挖面之下伏地層承載力、回脹潛能及開挖底面以下深層受壓水頭。

三、鑽探及取樣方法

  1. 表土層(砂土/黏土層):
  • 採用水洗迴轉式鑽探配合膨潤土泥漿護壁。
  • 取樣:黏性土採用薄壁取樣管(Shelby Tube)取不擾動樣;砂土層採用劈管取樣器(Split-spoon sampler)隨 SPT 取得擾動樣。
  1. 卵礫石層:
  • 一般鑽機不易取芯,應採用大口徑迴轉衝擊式鑽機或套管泥漿鑽進,並配置高強硬質合金鑽頭(Tungsten carbide bit)。
  • 取樣:採用雙管岩心管配金剛石鑽頭,或利用大型鑽具/衝擊抓斗採取受擾動之礫石顆粒,配合現場開挖試坑(Test Pit)或大口徑人孔(Shaft)目視檢驗礫石粒徑、排列與充填物膠結情形。
  1. 風化岩層:
  • 採用鑽石雙管(Double tube)或三管(Triple tube)岩心取樣器(HQ 或 NQ 規格),以冷卻水循環鑽進,全程連續取心。
  • 取樣評估指標:詳細量測並記錄岩心採收率(TCR)、固結岩心採收率(SCR)以及岩石品質指標(RQD),並記載節理位態、間距、粗糙度與充填物。

四、現地試驗項目

  1. 標準貫入試驗(SPT):於表土層每隔 1.0∼1.5 m1.0 \sim 1.5\,\mathrm{m} 進行一次;卵礫石層若無法貫入,嚴格記錄貫入衝擊數(如 50 擊貫入量不足 10 cm10\,\mathrm{cm} 之實況),避免盲目硬打損壞設備。
  2. 超重型動力貫入試驗(Super Heavy Dynamic Cone Penetration Test, SHDP):於卵礫石層中實施,量測動態阻抗以評估卵礫石層之地層強度與相對密實度。
  3. 孔內側向載重試驗(壓孔試驗,PMT / LFVT):於卵礫石層及風化岩層施作,獲取地層之原位變形模數 EmE_m 與側向側壓係數 K0K_0,供連續壁側向土壓力與變形分析使用。
  4. 現地透水與抽水試驗:
  • 群井抽水試驗(Pumping Test):於卵礫石層設 1 口抽水井及至少 2 口觀測井,進行非穩態與穩態抽水試驗,推求水文地質參數(透水係數 kk、儲水係數 SS、影響半徑 RR),評估開挖降水排水量及周邊地層沉陷風險。
  • 水壓試驗(Lugeon Test / 封包透水試驗 Packer Test):於風化岩層段實施,測定岩體透水等級與節理滲流特性。
  1. 水壓觀測計與觀測井設置:
  • 於鑽孔內不同深度裝設雙水針水壓計(Piezometer),分別長期監測卵礫石層自由含水層及下伏風化岩層裂隙受壓水頭。
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第 三 題20 分

某山區道路自 N40∘WN40^\circ W 方向(A 段)逐漸逆時針轉至 S5∘WS5^\circ W(B 段),沿線左側(行車方向自 A 段至 B 段)上邊坡採直橫比 1:0.51:0.5 修坡構築。岩坡露頭可見 3 組不連續面,J1J_1、J2J_2 及 J3J_3 的位態分別為 N20∘E/45∘SN20^\circ E/45^\circ S、N45∘W/75∘SN45^\circ W/75^\circ S、N75∘E/50∘NN75^\circ E/50^\circ N,視摩擦角估計皆在 40∘40^\circ~45∘45^\circ 之間。

(一) 請應用立體投影法,試繪出 A 段與 B 段道路上邊坡坡面之大圓。

(二) 依據不連續面與坡面交會型式,分別評估 A 段與 B 段可能的岩體(楔)運動型式。

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核心觀念

本題為大地工程技師(二)《工程地質及工址調查》之經典「岩石邊坡運動學分析(Kinematic Analysis)」考題,核心觀念涵蓋以下四項:

  1. 道路定線與上邊坡位態(Attitude)之空間幾何關係:藉由道路行車方向、線形轉向(逆時針轉折)及修坡直橫比(V:HV:H),精確換算 A、B 兩段路塹邊坡之走向(Strike)、傾向(Dip Direction)及傾角(Dip Angle)。
  2. 赤平極射投影法(Stereographic Projection):利用下半球投影(Lower Hemisphere Projection)將邊坡面與不連續面繪製為大圓(Great Circle),並求取平面交線(Intersection Line)之傾伏向(Trend)與傾伏角(Plunge)。
  3. 運動學破壞準則(Markland, 1972; Goodman, 1980; Hoek & Bray, 1981):
  • 平面滑動(Plane Sliding):不連續面走向接近坡面走向(差值 ≤20∘\le 20^\circ),且傾向與坡面同向出露,滿足 βf>δ>ϕ\beta_f > \delta > \phi(βf\beta_f 為坡角、δ\delta 為節理傾角、ϕ\phi 為摩擦角)。
  • 楔形破壞(Wedge Failure):兩組不連續面之交線傾伏向朝坡面出露(Daylight),且交線傾伏角 βp\beta_p 滿足 βf>βp>ϕ\beta_f > \beta_p > \phi。若交線傾伏向介於兩不連續面傾向之間,為雙面滑動(True Wedge);若在兩者之外,則為單面滑動。
  • 傾倒破壞(Toppling Failure):不連續面走向接近坡面走向(差值 ≤20∘\le 20^\circ),傾向與坡面相反(逆向坡,差值約 180∘180^\circ),且節理層間滑移條件滿足 (90∘−βf)+ϕ≤δ(90^\circ - \beta_f) + \phi \le \delta。

解題方法

(一) A 段與 B 段道路上邊坡坡面大圓之位態推導與繪製

1. 坡面傾角計算

題目給定上邊坡直橫比 V:H=1:0.5V:H = 1:0.5: tan⁡βf=VH=10.5=2  ⟹  βf=arctan⁡(2)≈63.4∘\tan \beta_f = \frac{V}{H} = \frac{1}{0.5} = 2 \implies \beta_f = \arctan(2) \approx 63.4^\circ 故兩段邊坡坡面之傾角皆為 63.4∘63.4^\circ(約 63∘63^\circ)。

2. 邊坡面走向與傾向判定

道路自 A 段行至 B 段,邊坡位於行車方向左側之上邊坡(開挖路塹邊坡,坡面由山體向道路下方傾斜,即坡面傾向朝向道路):

  • A 段道路:
  • 行車方向走向為 N40∘WN40^\circ W(方位角 320∘320^\circ)。
  • 左側邊坡位於車行方向左手邊(西南側,方位約 230∘230^\circ)。
  • 開挖坡面朝向道路(向東北方傾斜),故坡面傾向為 320∘−90∘+180∘=050∘320^\circ - 90^\circ + 180^\circ = 050^\circ(N50∘EN50^\circ E)。
  • A 段坡面位態:走向 N40∘WN40^\circ W,傾向/傾角為 050∘/63.4∘050^\circ / 63.4^\circ(或記作 N40∘W/63.4∘NEN40^\circ W/63.4^\circ NE)。
  • B 段道路:
  • 由 N40∘WN40^\circ W(320∘320^\circ)逆時針轉至 S5∘WS5^\circ W(方位角 185∘185^\circ),行車方向為 185∘185^\circ。
  • 左側邊坡位於車行方向左手邊(東南偏東側,方位約 095∘095^\circ)。
  • 開挖坡面朝向道路(向西方傾斜),故坡面傾向為 185∘+90∘=275∘185^\circ + 90^\circ = 275^\circ(N85∘WN85^\circ W)。
  • B 段坡面位態:走向 N5∘EN5^\circ E,傾向/傾角為 275∘/63.4∘275^\circ / 63.4^\circ(或記作 N5∘E/63.4∘NWN5^\circ E/63.4^\circ NW)。
3. 立體投影法(下半球等角或等積投影網)繪製步驟
  1. 繪製基圓與標記方位:繪出半徑為 RR 之基圓(Primitive Circle),標示正北(NN)、正東(EE)、正南(SS)、正西(WW)。
  2. A 段坡面大圓繪製:
  • 在基圓圓周上找出 A 段坡面傾向 050∘050^\circ(或走向 N40∘WN40^\circ W 及 S40∘ES40^\circ E)。
  • 將描圖紙旋轉,使走向線對齊投影網南北軸(N−SN-S 軸),此時傾向點落在正東軸線。
  • 自外緣沿東西軸向中心算起 63.4∘63.4^\circ(或由中心向外數 90∘−63.4∘=26.6∘90^\circ - 63.4^\circ = 26.6^\circ),依循該經線弧線描出大圓弧。該圓弧即為 A 段坡面大圓。
  1. B 段坡面大圓繪製:
  • 在基圓圓周上找出 B 段坡面傾向 275∘275^\circ(或走向 N5∘EN5^\circ E 及 S5∘WS5^\circ W)。
  • 旋轉描圖紙使走向線對齊投影網南北軸,此時傾向點落在正西軸線。
  • 自外緣沿東西軸向中心算起 63.4∘63.4^\circ,依循該經線弧線描出大圓弧。該圓弧即為 B 段坡面大圓。

(二) A 段與 B 段岩體(楔)運動型式評估

1. 不連續面位態轉換(換算為傾向/傾角)
  • J1J_1:N20∘E/45∘SN20^\circ E/45^\circ S
  • 走向 020∘−200∘020^\circ - 200^\circ,傾斜偏南(即向東南傾斜)。
  • 傾向 αd1=020∘+90∘=110∘\alpha_{d1} = 020^\circ + 90^\circ = 110^\circ(S70∘ES70^\circ E),傾角 δ1=45∘\delta_1 = 45^\circ。位態為 110∘/45∘110^\circ / 45^\circ。
  • J2J_2:N45∘W/75∘SN45^\circ W/75^\circ S
  • 走向 135∘−315∘135^\circ - 315^\circ,傾斜偏南(即向西南傾斜)。
  • 傾向 αd2=315∘−90∘=225∘\alpha_{d2} = 315^\circ - 90^\circ = 225^\circ(S45∘WS45^\circ W),傾角 δ2=75∘\delta_2 = 75^\circ。位態為 225∘/75∘225^\circ / 75^\circ。
  • J3J_3:N75∘E/50∘NN75^\circ E/50^\circ N
  • 走向 075∘−255∘075^\circ - 255^\circ,傾斜偏北(即向北北西傾斜)。
  • 傾向 αd3=075∘−90∘=345∘\alpha_{d3} = 075^\circ - 90^\circ = 345^\circ(N15∘WN15^\circ W),傾角 δ3=50∘\delta_3 = 50^\circ。位態為 345∘/50∘345^\circ / 50^\circ。
  • 摩擦角範圍:ϕ=40∘∼45∘\phi = 40^\circ \sim 45^\circ。
2. 不連續面交線(Intersection Lines, IijI_{ij})計算

透過三維法向量叉積或赤平投影求兩大圓交點,求得各組交線之傾伏向(αp\alpha_p)與傾伏角(βp\beta_p):

  • I12I_{12}(J1J_1 與 J2J_2 之交線): αp12≈147∘ (S33∘E),βp12≈38.5∘\alpha_{p12} \approx 147^\circ \ (S33^\circ E), \quad \beta_{p12} \approx 38.5^\circ
  • I23I_{23}(J2J_2 與 J3J_3 之交線): αp23≈302∘ (N58∘W),βp23≈41∘\alpha_{p23} \approx 302^\circ \ (N58^\circ W), \quad \beta_{p23} \approx 41^\circ
  • I13I_{13}(J1J_1 與 J3J_3 之交線): αp13≈050∘ (N50∘E),βp13≈26.6∘≈27∘\alpha_{p13} \approx 050^\circ \ (N50^\circ E), \quad \beta_{p13} \approx 26.6^\circ \approx 27^\circ

3. A 段邊坡岩體運動型式分析(坡面 050∘/63.4∘050^\circ / 63.4^\circ)
  1. 傾倒破壞(Toppling Failure)檢核:
  • 檢視 J2J_2(位態 225∘/75∘225^\circ / 75^\circ):
  • 走向為 N45∘WN45^\circ W,與 A 段坡面走向 N40∘WN40^\circ W 僅夾 5∘5^\circ(<20∘<20^\circ,極為平行)。
  • 傾向 225∘225^\circ 與坡面傾向 050∘050^\circ 方向相反(夾角 175∘≈180∘175^\circ \approx 180^\circ),屬於逆向坡。
  • 依 Goodman(1980)層間彎曲傾倒運動學條件:
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第 四 題20 分

邊坡崩塌包括多種型態,請說明落石、岩層崩滑、岩體滑動在遙測影像中的特性以及現地查核的重點。

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核心觀念

本題評量考生對於邊坡工程地質分類(Varnes 分類系統)、航照與光達(LiDAR)遙測影像判釋技術,以及現地地質工址調查查核能力之整合應用。

  1. 破壞機制分類(依 Varnes, 1978 及 Cruden & Varnes, 1996):
  • 落石(Rockfall):岩體脫離陡崖後,以自由落體、彈跳或滾動方式高速下墜。
  • 岩層崩滑(Translational Rock Slide,平面/順向坡平移崩滑):岩層受弱面(如層理、節理、斷層)控制,沿大致平坦或波狀之滑動面呈板狀平移滑移。
  • 岩體滑動(Rotational Rock Slide / Slump,旋轉滑動):破碎或軟弱岩體沿凹向上彎曲(湯匙狀)的滑動剪切面發生旋轉滑動。
  1. 遙測影像判釋要素:幾何形狀(Shape)、色調/反射率(Tone)、紋理(Texture)、陰影(Shadow)及微地形起伏(Topography,如 LiDAR 陰影圖 DTM)。
  2. 現地查核(Ground Truth)原則:驗證地質構造(走向/傾角)、弱面力學剪切特性、地下水賦存狀態、活動性與危險徵兆。

解題方法

本題為標準的申論對比題型,切入點應採系統化矩陣架構作答:針對題目指定的「落石」、「岩層崩滑」、「岩體滑動」三種型態,各別從「運動機制定義與幾何特徵」、「遙測影像判釋特性(主崖、滑動體、堆積區)」與「現地查核與調查重點(構造、岩性、水文、破壞徵兆)」進行對稱條列剖析,最後輔以綜合比較表,以展現條理分明、層次完備的答題水準。


選項分析

本題為國家考試專業科目申論題,非選擇題,故無個別選項分析。


解題技巧與常見陷阱

  1. 破壞型態定義勿混淆:
  • 考卷上「岩層崩滑」通常特指受層理弱面控制之**平移滑動(Translational Slide)**或順向坡滑移;
  • 「岩體滑動」則指厚層或破碎岩體沿剪力面發生之**旋轉滑動(Rotational Slide / Slump)**或大規模深層邊坡滑移。
  1. 遙測特徵須涵蓋「發生源頭、行進路徑、堆積趾部」:若只寫崩塌源頭而漏掉堆積區(如落石的倒石錐、岩體滑動的趾部隆起),難獲高分。
  2. 善用 LiDAR 數值地形特色:現行遙測影像不僅限於光學航照,加入空載光達數值高程模型(LiDAR DTM/斜坡陰影圖)之微地形判釋特徵(如張裂縫、反向坡、側邊剪裂線),是取得評審青睞的關鍵亮點。

【答案】

一、落石(Rockfall)

  1. 破壞機制: 岩塊自陡峭岩壁脫離,沿不連續面因重力拉張或剪切失效,以自由落體、跳躍或滾落方式沿坡面快速運動。

  2. 遙測影像特性:

  • 發生源區:多位於陡崖(坡度多大於 45∘∼60∘45^\circ\sim 60^\circ)或峽谷頂部;光學影像中常因垂直高差呈現濃重陰影;新崩塌面呈現無植生覆蓋之新鮮高反射亮白色斑痕。
  • 運動路徑:坡面上常見線狀剝蝕落徑(Chutes)、碎石滾落之刮痕或林木遭撞擊傾倒形成之線狀無植生條帶。
  • 堆積區:崖麓或坡腳發育典型的倒石堆(Talus cone / Scree slope),呈扇形或錐狀擴展;顆粒具反向分選特性(大塊石彈跳滾動距離遠,多分布於堆積錐下緣趾部)。
  1. 現地查核重點:
  • 危岩與不連續面調查:量測崖壁岩體之節理組數、走向與傾角,進行立體投影網分析(檢核平面破壞、楔型破壞或傾倒破壞之運動學可行性);檢視節理開口度、貫時長度(Persistence)、充填物及張裂縫深度。
  • 衝擊與彈跳跡象:查核路徑上基岩之撞擊碎裂坑、邊坡樹木樹幹受損撞擊高度(以評估落石跳躍彈高)、防落石網/擋土牆之受損情形。
  • 落石塊徑與堆積特徵:量測倒石堆之邊坡傾角(檢核安息角,通常介於 35∘∼40∘35^\circ\sim 40^\circ)與塊石粒徑分布(D50D_{50}、Dmax⁡D_{\max}),供後續落石攔截工法設計計算能量使用。

二、岩層崩滑(Translational Rock Slide,平移滑動)

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第 五 題15 分

繪出地質圖中常見的圖例至少 10 種,並說明符號意義。

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核心觀念

地質圖(Geologic Map)是工址調查與大地工程規劃設計之根本圖資,用以呈現調查區內地層分布、地質構造、岩層位態及接觸關係。在國家考試中,繪製地質符號之核心觀念包含:

  1. 地層位態(Attitude)三要素:走向(Strike)、傾角(Dip)及傾斜方向(Dip Direction)。符號以長線代表走向(面與水平面交線之延伸方位),短線代表傾斜方向(垂直於走向且指向下傾側),並於短線旁註記傾角角度數值(0∘∼90∘0^\circ \sim 90^\circ)。
  2. 地質構造動態特徵:
  • 斷層(Faults):以線條粗細、實虛(確定或推測)及幾何符號(三角齒狀、圓球/短槓、箭頭、U/D 標記)區分斷層型態(逆斷層、正斷層、平移斷層)與位移幾何。
  • 褶皺(Folds):以軸面軌跡(Axial Trace)為基準線,兩側箭頭指示翼部之傾斜方向(背斜背向軸部外指,向斜朝向軸部內指),端點箭頭指示褶軸傾伏方向(Plunge)。
  1. 接觸關係與構造弱面:整合接觸、不整合接觸(侵蝕或沉積間斷面)及節理面(無相對位移之破裂面)。

解題方法

本題屬大地技師考試中標準之「基本盤送分題」,閱卷評分重點在於分類之完整性、符號幾何比例之精確度及符號意義與工程地質意涵之說明深度。切入策略如下:

  1. 系統化分類列舉:避免雜亂無章地湊數,按「岩層位態類」、「斷層構造類」、「褶皺構造類」、「其他構造與接觸面類」四大系統循序作答,展現專業答題架構。
  2. 圖文並陳:每種圖例必須包含「圖形(幾何外觀與標註規範)」、「符號名稱」與「符號意義(含工程地質判釋要點)」。
  3. 提供充足代表性:題目要求「至少 10 種」,作答時精選最具代表性且工程意義重大的 12 種標準圖例,確保取得完整滿分。

選項分析

本題為非選擇題(申論繪圖題)。若依題意分析地質圖中必備圖例之四大範疇及其在評分上的代表性:

  • 第一類:岩層位態符號(必選):涵蓋水平、傾斜、垂直、倒轉四種狀態。此為地質圖判讀順向坡、逆向坡及開挖面穩定分析的最關鍵圖例,不可遺漏。
  • 第二類:斷層構造符號(必選):涵蓋逆斷層(台灣造山帶最常見)、正斷層、平移斷層及推測/被覆蓋斷層。對於評估活動斷層破裂帶、工程剪裂帶具決定性意義。
  • 第三類:褶皺構造符號(必選):背斜軸與向斜軸。此為隧道通過時判斷高應力帶、地下水富集帶及開挖拱頂落磐風險之核心圖例。
  • 第四類:弱面與界線符號(補強選):節理走向與傾角、不整合面。表徵岩體不連續面與工程基盤分界面。

解題技巧

  1. 圖形細節勿犯常見錯誤:
  • 逆斷層之三角齒:三角形必須繪於**上盤(掛壁)**側,即逆衝抬升之一方。
  • 倒轉岩層之倒勾:短線末端帶有圓弧倒勾,倒勾凹面與方向必須順著地層傾斜方向。
  • 背斜與向斜箭頭:背斜(Anticline)岩層向兩側傾斜,箭頭朝外;向斜(Syncline)岩層向核部傾斜,箭頭朝內。
  1. 文字標註不可省略:走向線與傾斜線之長短比例宜為 3:13:1;傾角數值(如 30∘30^\circ)必須緊鄰短線端點標示,未標註數值視同符號不完整。
  2. 推測/隱伏構造之線條型態:已知確定之邊界或斷層繪實線,推測(Inferred)或被沖積層覆蓋(Concealed)者繪虛線。

【答案】

地質圖常見之 12 種標準圖例、圖形繪製及其符號意義如下表列:

一、 岩層位態符號(Bedding Attitudes)

1. 正常傾斜岩層(Strike and Dip of Bedding)
 | (走向線,長)
 |
 +------- 30° (傾斜線,短,垂直於走向線)
 |
 |
  • 符號意義:長線代表地層面與水平面交線之「走向」;短線垂直於長線,指向地層下傾之「傾向」;旁註數字(如 30∘30^\circ)為地層之「傾角」。代表未受倒轉之正常地層沉積產狀。
  • 工程意義:邊坡開挖時,若開挖面傾向與地層傾向一致且開挖坡角大於岩層傾角,極易形成順向坡滑動(Dip-slope failure)。
2. 水平岩層(Horizontal Bedding)
 |
 --+--
 | (十字中央加實心點或小圓圈)
  • 符號意義:十字交叉線代表岩層面呈水平狀態,無固定走向與傾向,傾角為 0∘0^\circ。
  • 工程意義:在水平均質沉積岩區,地表出露之地層界線大致與地形等高線平行(符合「V字形法則」),邊坡開挖較不易沿層理發生平面滑動。
3. 垂直岩層(Vertical Bedding)
 |
 +---+ (走向線兩側均有對稱刻痕,或直接穿透形成十字)
 |
  • 符號意義:地層傾角達 90∘90^\circ(直立),走向線兩側標註對稱短刻劃,表示地層無傾斜方向偏向。
  • 工程意義:邊坡若平行直立層理開挖,易因應力解壓或降雨引發板狀傾倒破壞(Toppling failure)。
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後續完整解題步驟與【答案】

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