斷層擾動帶開挖之工程行為

2006 岩 盤 工 程 研 討 會 論 文 集 , 台 南2006 Taiwan Rock Engineering Symposium, Tainan June 26-273.2 試 驗 結 果 之 詮 釋有 關 該 試 驗 在 四 個 深 度 處 所 監 測 得 之 側 向 位 移 量 變 化 與 時 間 關 係 示 如 圖 10 所 示 。 由 圖 中可 知 : 在 深 度 1.5 公 尺 處 之 側 向 位 移 速 率 約 為 17.5mm/hr、 深 度 2.5 公 尺 處 之 位 移 速 率 約 為4.2mm/hr。 在 側 向 解 壓 推 力 作 用 下 導 致 側 向 位 移 增 加 , 開 挖 側 面 之 局 部 崩 解 塊 體 終 於 造 成 翻倒 坡 壞 。 此 一 現 象 , 無 論 是 依 開 挖 深 度 範 圍 內 斷 層 擾 動 帶 取 樣 地 質 材 料 之 力 學 強 度 試 驗 結 果( 單 軸 壓 縮 強 度 約 為 2kg/cm 2 ), 或 採 用 細 部 設 計 階 段 選 用 之 力 學 參 數 , 以 開 挖 深 度 約 3 公 尺之 試 挖 區 , 理 論 或 實 務 經 驗 上 研 判 , 應 不 至 於 會 產 生 破 壞 。 例 如 , 以 一 般 工 程 經 驗 為 例 , 如一 位 於 竹 科 區 內 之 開 挖 , 淺 層 五 公 尺 深 度 內 多 為 紅 土 - 粉 質 粘 土 , 其 N 值 平 均 約 6, 不 排 水 剪力 強 度 則 約 0.4kg/cm 2 , 其 垂 直 開 挖 深 度 達 3 公 尺 以 上 , 且 有 重 車 行 駛 於 坡 面 上 , 其 穩 定 之 狀況 相 當 良 好 並 無 崩 壞 之 虞 。 但 此 次 試 挖 所 見 卻 是 發 生 一 次 明 確 的 張 裂 - 翻 倒 坡 壞 模 式 , 尤 其是 在 開 挖 後 解 壓 張 力 裂 縫 發 展 速 度 的 快 速 , 及 地 層 快 速 被 推 擠 崩 解 的 特 性 , 證 諸 在 斷 層 擾 動帶 內 之 分 析 開 挖 破 壞 模 式 應 與 黏 土 分 析 模 式 有 所 不 同 。四 、 斷 層 擾 動 帶 之 工 程 行 為 解 析4.1 斷 層 擾 動 帶 應 變 能 之 釋 放在 No.1 滯 洪 沉 砂 池 第 一 區 段 開 挖 部 分 , 採 用 擋 土 內 支 撐 工 法 , 開 挖 結 果 顯 示 ( 開 挖 深 度介 於 4.5~5.5m), 實 際 最 大 變 位 約 1.2 公 分 ; 最 大 之 支 撐 軸 力 則 介 於 18~30 噸 之 間 , 也 對 道路 A 上 方 之 建 築 物 及 地 表 則 幾 乎 沒 有 受 到 任 何 的 影 響 。 相 對 的 , 於 先 前 維 修 工 廠 員 工 區 基 礎之 斜 坡 明 挖 階 段 , 卻 可 導 致 道 路 A 上 方 之 建 築 物 及 地 表 產 生 明 顯 之 水 平 及 垂 直 位 移 量 , 顯 然有 值 得 探 討 之 處 。 初 步 推 斷 之 合 理 解 釋 , 可 能 是 維 修 工 廠 員 工 區 基 礎 開 挖 時 已 先 ㄧ 步 解 除 斷層 帶 之 高 應 變 能 的 結 果 。新 莊 機 廠 施 工 以 來 , 每 於 斷 層 擾 動 帶 中 開 挖 施 工 , 所 引 起 各 項 監 測 系 統 觀 測 值 遠 遠 超 過施 工 圖 說 訂 定 之 管 理 行 動 值 , 其 後 綜 合 各 種 施 工 實 況 加 以 推 演 及 論 證 , 發 現 斷 層 擾 動 帶 之 高應 變 能 釋 放 之 速 度 極 快 ( 有 關 能 量 釋 放 與 施 工 進 度 間 之 關 係 , 仍 待 進 一 步 由 自 動 化 監 測 資 料加 以 研 判 分 析 ), 殘 餘 之 應 變 能 對 後 續 施 工 行 為 則 無 甚 大 影 響 。 對 於 高 應 變 能 釋 放 後 之 裂 隙 發展 及 斷 層 泥 材 料 本 身 , 因 吸 水 回 脹 所 引 致 高 回 脹 壓 力 或 變 形 部 份 則 相 較 不 明 顯 。4.2 反 算 分 析 之 論 證經 由 滯 洪 沉 砂 池 基 礎 開 挖 之 監 測 系 統 實 測 資 料 與 原 變 更 設 計 分 析 之 結 果 之 比 較 , 可 知 其間 的 差 異 性 很 大 。 因 此 , 本 文 採 用 RIDO 程 式 進 行 反 算 分 析 , 以 進 ㄧ 步 了 解 其 間 之 差 異 原 因 ,RIDO 程 式 分 析 結 果 與 實 測 值 之 比 較 如 圖 11 所 示 。 結 果 顯 示 , 考 慮 解 壓 作 用 在 斷 層 擾 動 帶 可能 影 響 深 度 範 圍 內 , 可 能 使 擾 動 帶 之 強 度 大 幅 弱 化 , 若 令 其 不 排 水 剪 力 強 度 隨 深 度 , 由 開 挖面 下 的 10t/m 2 以 線 性 遞 減 方 式 漸 減 至 2~3t/m 2 , 如 圖 11 所 示 , 則 可 相 當 有 效 的 加 以 模 擬 實 際- 255 -