大規模崩塌滑動面於不同深度、含水量與滑移速度條件下之摩擦特性

Abstract

本研究以台灣西南部嘉義縣阿里山鄉茶山地區之大規模崩塌為研究對象，利用高速旋剪試驗儀，模擬大規模崩塌滑動面下之摩擦特性，以期提供未來了解大規模崩塌發生機制之重要基本數據。 同時，本研究利用高精度LiDAR所產製的數值地形圖、航照圖來判釋大規模崩塌的特徵，並透過詳細的野外調查加以確認，並於不同區位之滑動面(頂部、趾部)露頭採樣，以進行不同崩塌位置之旋剪試驗。 旋剪實驗主要採1 3m/s以及10-3m/s兩個旋剪速度，分別模擬滑動面於快速運動及慢速運動下之摩擦行為，並分別改變正向應力(頂部0 3-1 0MPa、趾部1 0-1 9MPa)與含水量(0%-27%)，以瞭解滑動面於不同條件下之摩擦行為變化。研究成果發現滑動面材料於高速旋剪下(1 3m/s)，都呈現滑移弱化(slip-weakening)的現象，而正向應力的提升與水的參與皆會使得滑動面之尖峰摩擦係數(μ_P)、穩態摩擦係數(μ_ss)、與弱化滑移距離(D_C)下降；而在慢速旋剪下(10-3m/s)，則沒有明顯的滑移弱化現象，甚至有滑移強化(slip-strengthening)的現象產生，正向應力與水的參與對於處在慢速運動下不同區位之滑動面摩擦係數會有不同的影響(上升或下降)，且發現上升或下降的趨勢與滑動面材料黏土礦物含量高低呈現正相關；最後比較不同區位的滑動面於慢速旋剪與快速旋剪下之摩擦係數，發現當提高正向應力與含水量，會使得滑動面於慢速運動下之殘餘摩擦係數μ_R與轉換成快速運動所需克服之尖峰摩擦係數μ_P之間的差值降低。故本研究推論，滑動面是否能由慢速運動轉換成快速運動，滑動面之上覆正向應力與含水量為兩個關鍵的因素。

Date of Award	2014 Aug 30
Original language	Chinese
Supervisor	Ching-Wee Lin (Supervisor)