臺灣博碩士論文加值系統

摘 要
集集地震造成台灣山區公路邊坡的嚴重破壞，其崩壞處數之多且災害規模之大，前所未有。而震後（1999.09-2007.09）產生嚴重的公路邊坡崩壞特性及集集地震所造成邊坡土石鬆動之影響，均有深入探討之必要。本文由調查整理集集地震與地震後八年間之公路邊坡崩壞資料，建立阿里山研究區之公路邊坡崩壞與降雨量資料庫。由調查研究結果可知地震後第一、二年內阿里山地區公路邊坡，於豪雨作用下，發生崩壞的機率與崩壞規模明顯增加，惟震後第五年在敏督利颱風及第八年在柯羅莎颱風等強烈颱風作用下，其崩坍規模均以小於100m3之數量最多，大於1000m3以上之崩坍僅屬少數(4處及2處)，且總崩坍量均已不及震後第二年崩坍量之七分之一，顯見受到921集集地震而鬆動之地層已趨於穩定。於地表加速度高的區域，無論於地震時或地震後均具有較高之邊坡崩壞潛能，此趨勢於震後第一、二年內尤其明顯，惟震後第三年起在地震時地表加速度較高的區域(700~800gal)，反而趨於穩定。且研究區之地層中以錦水頁岩最容易發生崩壞。由降雨分析結果顯示在阿里山公路高、低海拔路段於集集震後其公路邊坡發生崩壞之臨界降雨線有下移之現象，呈現不穩定的狀態，此可顯示集集地震對高、低海拔區域之擾動程度；但經過颱風、豪雨侵襲後，邊坡發生崩壞之臨界降雨線反而上移，呈現較穩定的狀態。惟在中海拔路段，因地形因素與震後邊坡整治工程較多，使得其公路邊坡發生崩壞之臨界降雨線，無論在震後與颱風、豪雨侵襲後，均上移，均呈現趨於穩定之現象。
本研究除探討集集地震時及地震後八年內阿里山地區公路邊坡之崩壞特性，以確實掌握地震後之邊坡崩壞行為；同時應用多變量分析、區別函數與類神經網路等方法來分析歷年現地調查所得之公路邊坡崩壞資料庫，以建立該公路邊坡災害潛能評估的模式與崩壞潛感圖，並探討不同分析方法之差異與適用性。研究結果除獲得該公路邊坡崩壞潛感圖以利於道路之防災與管理外，由因子權重之綜合排序結果顯示，於阿里山公路邊坡穩定之高影響因子依序為坡高、風化土層厚、地層、基岩岩性而坡型、坡向與坡度之影響相對較小；惟應考慮時間因素及外在環境因素之影響，且三種分析方法均可建構具有良好準確性之邊坡災害潛能評估模式，其中以類神經網路之誤判率最低(11.1%)，但其所得之因子影響權重排序較不穩定。而多變量分析與區別函數可以得到較穩定之結果。
最後於熱影像技術應用於岩坡保護設施之成效評估研究，發現透地雷達強反射位置與熱影像溫差圖徵上高溫差位置具有一致性，亦即利用於噴漿護坡上熱影像高溫差之區域大約即為噴漿背後有孔洞存在處的研究成果，使工程師能夠在邊坡尚未達到破壞之前，即可藉由持續監測，並採取預防措施，使災害不致發生。藉此建立使用熱影像技術評估公路岩坡保護設施成效評估的快速檢測方法；惟於現地應用時，仍須考慮植物、陰影、表面水流及一些也是高溫差的物體等影響因素。

ABSTRACT
The Chi-Chi earthquake induced serious disasters of landslide and slope-land collapses in the middle Taiwan. It is very important to find out the locations of highly dangerous slopes and present a series of appropriate prevention and treatments to prevent the second disaster of slopes. This paper presents a detailed investigation of the failure highway slopes in the Alishan area to discuss the influence of typhoon and earthquake on the failure behavior. The site studies were made along the highways of Taiwan 18 (Alishan Highway), Chiayi 162A, Chiayi 122 and Chiayi 169. Results show that the number of slope failure cases decreases obviously in the next year of typhoon, but the number of cases and the volume of slope collapse increase in the next year of earthquake. It is noted that the earthquake will produce a serious secondary hazard. From the investigation in this area, the main stratums of failure slopes induced by earthquake were sandstone and gravel. However, the main stratum of failure slopes caused by typhoon was shale.
The objective of this study is also to construct an assessment model to determine the failure potential of slopes. Based on the collected database of failure slopes, multivariate analysis, discriminant analysis and neural network analysis method was used for the susceptibility study. Meanwhile, the analytic results will be plotted as the susceptive figures of failure slopes, which will be compared with the real failure cases by the help of the aero-photographs. According to the results, it may be find the deviation between different assessment methods. The results prove that all these methods have the ability to construct an assessment model to predict landslides, and especially the neural network analysis, the accuracy of the prediction can reached 88.9%. Finally, results also show the main influence factors of slope stability along the highways of Taiwan 18 are the height of slope, the depth of weathered soil, stratum and formation.
The third objective of this study is to demonstrate the thermography as an effective tool for fast and accurate diagnostics of rocky slope protecting structures, particularly for the emergent evaluation in a post-event investigation. This enables an engineer to monitor continuously the integrity of the rock mass and fix the problem before it reaches a point where costly failure and widespread damage occur.

目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅲ
誌謝 Ⅴ
目錄 VI
表目錄 Χ
圖目錄 XII
符號説明 XVI

緒論
1.1前言 1
1.2研究動機 2
1.3研究目的 4
1.4研究內容與流程 5

文獻回顧
2.1 邊坡崩壞類型、原因與崩壞機制 7
2.1.1 邊坡崩壞類型 7
2.1.2 邊坡崩壞原因 7
2.1.3 邊坡崩壞機制 13
2.1.4 邊坡崩壞之特性 15
2.2 崩壞特性探討之相關研究 20
2.2.1 地表振動強度與邊坡崩壞之關係 21
2.2.2 震央距離與邊坡崩壞之關係 23
2.2.3 斷層距離與邊坡崩壞之關係 25
2.2.4 地層種類與邊坡崩壞之關係 26
2.2.5 坡度與邊坡崩壞之關係 26
2.2.6 崩坍規模 27
2.2.7 地震與降雨誘發之邊坡崩坍特性比較 28

2.3 邊坡崩壞潛能評估方法之相關研究 30
2.3.1 多變量不安定指數法 36
2.3.2 多變量區別分析法 39
2.3.3 類神經網路 42


研究區及災害概述
3.1 研究區域介紹 46
3.1.1 研究範圍 46
3.1.2 阿里山公路沿線地層 47
3.1.3 阿里山公路沿線地質構造 51
3.1.4 阿里山公路沿線地形 55
3.1.5水系 56
3.1.6氣候 57
3.2研究區主要災害概述 59

阿里山公路邊坡崩塌與雨量資料之建置
4.1  邊坡崩壞資料蒐集 65
4.2  邊坡調查內容與使用儀器簡介 66
4.2.1 調查內容 66
4.2.2 邊坡調查主要使用之儀器簡介 66
4.3  雨量資料蒐集 68
4.4 資料庫之建置 68

阿里山公路邊坡崩壞特性分析
5.1 歷年間主要調查區天然災害事件 71
5.2 豪雨與邊坡崩塌之關係 73
5.2.1 降雨強度與降雨延時的關係 73
5.2.2 累積降雨量與降雨延時的關係 75
5.2.3 豪雨事件與邊坡崩坍規模之探討 78
5.3 地震衍生之公路邊坡崩壞特性分析 80
5.3.1 地震規模與崩坍大小之關係 80
5.3.2 地表加速度與邊坡崩壞之關係 82
5.4 地震衍生之邊坡崩壞與地形因子之關係 86
5.4.1坡度之影響 86
5.4.2坡高之影響 88
5.4.3坡型之影響 88
5.4.4坡向之影響 90
5.5 地震衍生之邊坡崩壞與地層之關係 91
5.6 地震後邊坡崩壞與降雨特性之關係 93
5.6.1 降雨特性及降雨區域分割原理 93
5.6.2 邊坡崩壞臨界降雨線之定義與相關研究 93
5.6.3 邊坡發生崩壞臨界降雨線變動情形探討 96

岩坡保護設施成效評估方法之研究
6.1 前言 104
6.2 非破壞檢測技術試驗原理與儀器介紹 105
6.2.1透地雷達技術 105
6.2.2熱影像技術 107
6.3 噴漿護坡內部孔洞探測方法 110
6.4 岩坡噴漿保護設施熱影像檢測 113
6.4.1 試驗岩坡的位置 113
6.4.2 試驗規劃 114
6.4.3 試驗結果 115
6.5 透地雷達驗證檢測 117
6.5.1 透地雷達測區設定 117
6.5.2 透地雷達探測結果 118
6.6岩坡噴漿保護設施熱影像之現地應用 124
6.7小結 125

邊坡崩壞潛能評估模式之建構
7.1不安定指數法邊坡崩壞潛能評估模式之建構 127
7.1.1 各因子之權重計算 128
7.1.2 因子分類之量化 130
7.2區別函數法邊坡崩壞潛能評估模式之建構 131
7.3多變量分析結果與討論 132
7.3.1多變量不安定指數法分析結果 132
7.3.2多變量分析之線性區別分析法分析結果 138
7.4類神經網路分析法邊坡崩壞潛能評估模式之建構 141
7.5結果綜合討論 150
7.5.1 模式比較 150
7.5.2 權重比較 151
7.5.3 不同模式潛感分區應用 152
7.5.4 不同模式輸出值趨勢 152
7.6小結 153

結論與建議
8.1 結論 155
8.2 建議 158

參考文獻 160
自述 171

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