降雨對臺灣西南部麓山帶邊坡穩定性影響之研究

  • 陳 柏穎

學生論文: Doctoral Thesis

摘要

全球氣溫暖化造成氣候變遷,使各地極端氣候頻發,因降雨而引致的災害次數以及經濟損失快速增加。面對此一全球性的氣候變化,位處西太平洋颱風路徑必經處的我國,無法免除極端氣候所帶來的影響。本研究以臺灣西南部麓山帶內的泥岩邊坡及含有崩積層或岩層破碎帶邊坡為研究對象。前者降雨不易入滲至坡體,在降雨的影響下多為淺層的破壞,如泥流與小型的岩塊崩落,後者則深受降雨引起的地下水位變動影響,並多發生邊坡崩滑。對於邊坡防災工作之進行,此兩種類型的邊坡必須有不同的應對作為。若以泥岩邊坡的防災而言,當以坡面避水保護泥岩坡面為考量。對於含崩積層或岩層破壞帶的邊坡,則必須重視降雨引致地下水位變動對坡體的影響。因此,降雨如何影響臺灣西南部麓山帶邊坡穩定性,是相當重要的課題。 本研究在臺南市龍崎區境內泥岩邊坡進行一系列研究工作,除採集泥岩樣本進行室內試驗以瞭解泥岩的物理與力學性質外,並將土胎植生(Soil-Tire-Vegetation STV)工法應用於高角度的泥岩邊坡。另一方面,則以曾文水庫集水區與南化水庫集水區內,含有崩積層或岩層破碎帶的公路邊坡為研究對象。透過現場監測作業以及室內試驗與分析進行相關研究工作,經由一系列現地觀測結果,探討降雨與地下水位變動的關係,並以數值分析的方式,用以分析地下水位變動對於邊坡穩定性的影響。最後將降雨量、地下水位變動、邊坡穩定性三者進行相關性的探討。 由本研究的各項結果可知,土胎植生工法採用H型鋼(輕量化)、回收廢輪胎(環保化)、就地取材(生態化)等特性,使之應用能有效達到保護高坡度泥岩邊坡的?能,並改善泥岩邊坡植生不易的問題。此外,在含有崩積層或岩層破碎帶邊的研究發現,試驗邊坡的地層變動速率會隨累積降雨量而增減。而由地下水位變化分析則知,南化水庫集水區試驗邊坡的地下水位上升至最高的水位高程,須地下水位上升持續時間達30 07小時;若要達最低水位面,則所需的水位上升延時為507 25小時。在曾文水庫集水區試驗邊坡的分析部分,則當水位上升持續的時間達4 40小時,地下水位已經上升至最高的水位高程;水位下降至最低水位面的時間需要580 13小時。另一方面,本研究發現某降雨事件之中,邊坡的地下水位上升延時與降雨延時之間存在線性關係。此外,當平均累積降雨量超過0 5 mm/hr(南化)、0 7 mm/hr(曾文),則平均累積降雨量及平均地下水位上升變動量兩者間亦存在線性關係。因此,透過本研究所得的關係模式,當得知某次降雨事件的延時及累積雨量,便可快速掌握邊坡的地下水位變化。而以地下水位位置做為變動條件,配合極限平衡法分析試驗邊坡的穩定情況,分析結果可知NHSlope-1邊坡達臨界狀況,地下水位須上升3 92公尺;NHSlope-2邊坡欲達臨界狀況,地下水位則要上升3 05公尺。ZWSlope-1邊坡欲達臨界狀況,地下水位要上升3 85公尺;而ZWSlope-2邊坡則依穩定分析結果顯示該邊坡處於穩定狀態。
獎項日期2014 八月 21
原文???core.languages.zh_ZH???
監督員Der-Her Lee (Supervisor)

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