112 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

核心觀念

本題考《建築物基礎構造設計規範》第 8.10 節「開挖安全監測」，重點是監測目的、監測規劃條件，以及監測管理值的研擬依據。以下以命題當年（民國 112 年）法規為準；本題所引規範內容與監測目的、規劃因素及管理值考量因素相符。

監測是以儀器追蹤開挖前後擋土結構、地層及鄰近結構物的變化，供施工安全判斷與後續處置使用。規範所列監測目的，包含確認設計條件、掌握施工安全、追蹤長期行為、提供責任鑑定佐證，以及回饋相關設計。

解題方法

本題是規範條文記憶與理解題，依序抓住三個關鍵：為何監測、監測規劃看什麼、管理值怎麼訂。作答時分別列出規範中的五項目的、五項規劃因素及五項管理值考量因素，再補充各項的工程意義。

（一）監測的 5 項目的（5 分）

1. 設計條件之確認：將實際觀測結果與設計假設、預估值比較，確認設計是否合理，並提供工程變更或補救措施所需參數。
2. 施工安全之掌握：藉監測掌握開挖與安全措施的行為，作為判斷施工安全及預警的依據；必要時可據以採取補強或緊急處置。
3. 長期行為之追蹤：對重要或特殊建築物，完工後仍可追蹤地下水位、基礎沉陷等長期變化，檢視其是否超出設計預期。
4. 責任鑑定之佐證：若開挖造成鄰近結構物或設施損害，監測資料可作為分析原因及判定責任的技術依據。
5. 相關設計之回饋：整理監測成果，了解擋土設施安全性及其與周遭地盤的互制行為，累積工程經驗並改善設計理論與方法。

（二）監測規劃應考量的 5 項因素（10 分）

規範列舉的因素不限五項，考生列出其中五項並說明即可：

1. 開挖深度：開挖越深，擋土結構受力、變形及開挖底部穩定問題通常越重要，監測項目與配置須相應調整。
2. 土層構造及土壤性質：不同土層分布與強度、壓縮性、透水性等特性，會影響變形、隆起及穩定行為。
3. 地下水位、水壓及水流情形：地下水可能影響側向水壓、底部穩定與周邊地盤沉陷，故須考慮水位、水壓及水流變化。

核心觀念

鬆散沉積物經壓密、膠結等成岩作用，逐漸轉變為固結的沉積岩，這個過程稱為岩化作用（lithification）。廣義上，岩化作用屬於成岩作用（diagenesis）的一部分。

本題重點是掌握岩化作用的定義、促使沉積物固結的主要原因，以及地下水中常見的膠結材料。

解題方法

依題目三小題作答：先寫出作用名稱，再分別說明造成沉積物固結的四種主要作用機制，最後列舉地下水可攜帶並沉澱、黏結顆粒的材料。第（二）題要交代「作用如何使顆粒更緊密或相互黏結」；第（三）題則列材料種類。

（一）作用名稱

鬆散沉積物轉變為固結堅硬岩石的過程，通稱為岩化作用。

（二）促使沉積物岩化的四種主要原因及作用

1. 上覆沉積物的壓力與壓密作用 沉積物持續堆積後，上覆重量增加，使下方沉積物的孔隙縮小、孔隙水排出，顆粒排列更緊密，因而提高沉積物的密實度與強度。

2. 地下水的膠結作用 地下水攜帶溶解物質流經沉積物孔隙，溶質沉澱於顆粒接觸處或孔隙中，形成膠結物，將原本分離的顆粒黏結在一起。

核心觀念

本題考查遙測影像的推理判釋：判釋者根據影像上可觀察的特徵，結合地形、地質、地貌、水文及工程背景，推論地表物體或地質現象的性質與成因。判釋不是只看單一影像特徵，而是綜合多項「判釋門鑰」，再以合理的地質與工程關係加以驗證。

衛星影像是地表資訊的間接記錄，影像特徵會受感測器、波段、解析度、照明、地形與季節影響。因此，判釋結果宜與地形圖、地質圖、既有調查資料及現地查證相互核對。

解題方法

作答時先列出十項判釋門鑰，再各用一句話交代其判讀意義；接著依影像判釋由「發現目標」到「確認與描述目標」的順序，列出六個階段。十項門鑰的名稱在不同教材中偶有分類差異，以下採常見的影像判釋分類，並將「位置」與「地形位置」分列說明。

(一) 推理判釋的十項判釋門鑰

1. 色調與色彩（tone and color） 色調是影像灰階的明暗差異；色彩則是多光譜影像各波段組合呈現的顏色。地表材料、含水量、植生狀態與人為覆蓋不同，會造成不同的色調或色彩表現。判讀時須留意影像波段組合及季節差異，不能把顏色直接等同於地物種類。

2. 形狀（shape） 指地物外部輪廓及幾何形態。道路、河道、崩塌地、採石場或人工構造物常具有不同形狀；例如線狀延伸可能是道路、河流或線性地質構造，仍須搭配其他特徵確認。

3. 大小（size） 指地物在影像上的長度、寬度、面積或相對尺度。判讀須考慮影像比例尺與空間解析度；同樣的影像形狀，若尺寸不同，可能代表不同類型或不同等級的地物。

4. 紋理（texture） 指影像中明暗或色彩變化的粗細、密度與均勻程度，通常是許多微小影像單元組合而成的整體觀感。裸露岩地、森林、耕地或都市區可能呈現不同紋理，可用來判斷地表覆蓋及地貌特徵。

5. 組合型態或樣式（pattern） 指地物排列、重複、延伸或分布所形成的空間規律。例如河網型態、道路網格、等間距田區或線性排列的崩塌痕跡。樣式有助於辨認形成過程與控制因素。

6. 陰影（shadow） 陰影可提供地物高度、坡面方向及地形起伏的線索，也可能遮蔽地物細節。陰影受太陽高度角、方位與地形影響，判讀時應避免將陰影本身誤認為地表材料或地貌界線。

7. 地形位置（topographic position） 指地物位於山脊、坡面、谷地、河階、沖積扇或海岸等何種地貌位置。地形位置能協助判斷地質作用與地質材料，例如河道旁的低地可能與沖積作用相關。

核心觀念

本題考查隧道由完整岩盤進入斷層破碎帶時，岩體完整性、開挖面穩定性及地下水狀況如何改變。圖中由左向右依序為良質岩盤 $I$、破裂岩盤 $B$、斷層泥帶 $F$、破裂岩盤 $B$，再進入良質岩盤 $I$。

$B$ 岩盤節理、裂隙較發達，岩塊容易鬆動；$F$ 為斷層泥帶，材料通常更細弱、膠結性差。開挖卸除圍壓後，破碎岩塊與斷層泥容易掉落或擠入隧道；若裂隙或斷層帶含水，也容易發生滲水、湧水。

解題方法

依圖判讀每階段的開挖面位置，再沿隧道前進方向確認它與 $B$、$F$ 的相對位置。風險依序由完整岩盤中的穩定開挖，轉為進入破碎帶後的局部落盤，再到穿越斷層泥帶時較嚴重的坍塌、土石湧入及湧水。

各階段狀況

(a) 開挖面仍在良質岩盤 $I$ 中，接近破裂帶

隧道掌子面主要位於完整岩盤，岩體自立性較佳，開挖狀況通常穩定。由於前方已接近 $B$ 破裂帶，應留意岩體由完整轉為破碎，以及裂隙水開始出現的徵兆。

(b) 開挖面進入破裂岩盤 $B$

節理及裂隙增加，岩塊容易沿不連續面剝落或掉塊，拱頂及掌子面穩定性下降。若裂隙與地下水連通，可能開始滲水，並伴隨細料流失。

(c) 開挖面抵達斷層泥帶 $F$，周圍仍有破裂岩盤 $B$

核心觀念

本題考查工程地質調查與地下工程的基本術語。作答時要抓住三個層次：剪裂帶是岩體的剪切變形構造；動態地質圖與雛形試驗分別涉及工程地質資料的持續更新，以及接近實際尺度的現地試驗；隧道覆蓋則是隧道頂部至地表的岩土厚度，覆蓋過深會增加施工與營運負擔。

解題方法與名詞解釋

（一）剪裂帶（shear zone）

剪裂帶是岩體受剪切作用後形成的帶狀破裂、變形區域，通常包含一組或多組密集的剪裂面；帶內岩石可能破碎、磨碎或呈片狀，並可伴隨斷層泥、角礫岩等物質。它具有一定寬度，與僅以一個破裂面為主的斷層面不同。工程上應注意其岩體強度較低、變形較大，以及可能成為地下水通道等問題。

（二）動態地質圖

動態地質圖是能隨新調查資料或地質狀況變化而持續修正、更新的地質圖。工程規劃與施工期間，可依據新揭露的地層、構造、地下水及監測結果，調整圖面內容，使其反映當前掌握的場址地質條件，供設計、施工及安全評估使用。

（三）雛形試驗（prototype test）

雛形試驗是以接近實際工程尺度的工程地質體或構造物進行試驗，用以觀察其在實際地質與受力條件下的行為，並取得可供設計參考的資料。其重點是以現地實體或實際尺度進行驗證，較能反映岩土材料的不均質性、尺度效應及現地邊界條件。

（四）隧道工程的覆蓋（cover）及覆蓋太深的缺點