崩積層

崩滑後於坡腳堆積之材料稱為崩積層（Colluvial deosit），崩積層強度低，變形性高且穩定性差，故經常造成各類工程或土地利用之困擾。

基本介紹

• 中文名：崩積層
• 外文名：Colluvial deosit
• 定義：崩滑後於坡腳堆積之材料
• 特徵：不具層理，或是只有很粗略的分層
• 分類：岩塊、土石混合、岩層滑動崩積層
• 缺點：強度低，變形性高且穩定性差

簡介

塊體由於地心引力而造成的下坡運動後堆積而成的土壤物質，成為崩積層。它們的特徵是不具層理，或是只有很粗略的分層，而且顆粒的淘選不佳，粗細混雜。

崩積層分類

分為三類：（1）岩塊堆積崩積層（2）土石混合堆積崩積層（3）岩層滑動崩積層。

崩積層之特性多與山崩種類有密不可分之關係。山崩種類可按移動方式及移動物質之不同加以分類如下表：

移動方式		移動物質
		岩石	土壤
			粗粒	細粒
墜落		岩石墜落	土石墜落	土泥墜落
傾翻		岩石傾翻	土石傾翻	土泥傾翻
滑動	旋滑	岩石崩移	土石崩移	土泥崩移
	平滑	岩層滑動	土石塊滑動	土泥塊滑動
		岩石滑動	土石滑動	土泥滑動
側滑		岩石側滑	土石側滑	土泥側滑
流動		岩石流動	土石流動	土泥流動

按山崩型態與堆積材料特性將崩積層分為三類：（1）岩石墜落或傾覆所形成之岩塊堆積崩積層；（2）土石崩移或滑動所形成之土石混合堆積崩積層岩；（3）石崩移或岩層滑動所形成之岩層滑動崩積層。

工程特性

岩塊墜落或傾覆-岩塊堆積崩積層

因岩石墜落或傾覆型山崩機制所形成之崩積層規模多較小，泥質含量 低，岩塊多呈顆粒支持構造，亦即岩塊間相互接觸而填充少量之土壤。此類崩積層多分布於節理髮達之陡坡坡址。然岩塊堆積崩積層亦有規模較大者。

小規模岩塊堆積崩積層

本案例（案例一）位於台中大坑，崩積層堆積區地勢平緩，高程差僅5m,崩積層南側即為一北向之懸崖陡坡。

1、工程地質分析

依據工研院能資所出版之環境地質圖顯示，懸崖坡址有崩積層堆積。附近出露之地層屬上新世卓蘭層中段，依地質調查結果懸崖附近岩層分為三岩段，由下而上分別為：（1）砂岩夾頁岩：為細粒砂岩夾頁岩下段漸變為細粒砂岩偶夾薄層頁岩；（2）粉砂岩：本層為青灰色粉砂岩夾黑色頁岩，偶夾黑色細粒薄煤層粉砂岩及頁岩間層理不明顯，至本層下段漸變為頁岩與粉砂岩互層；（3）砂岩偶夾粉砂岩或頁岩：本層廣泛出露於懸崖陡坡，為灰色厚層中至細粒砂岩或灰色細粒砂岩偶夾灰黑色頁岩或粉砂岩，本層層間偶夾黑色細粒薄煤層及貝類化石。

2、崩積層工程特性探討

由崩塌地之地表地質調查成果研判，崩塌型態為逆向坡之傾覆型岩塊墜落。由鑽探得知崩積岩塊厚度僅3.5m，其下方為2m之河階礫石，再下方即為岩盤。因本崩積層範圍小、深度淺、透水性佳，故此類崩積層之工程問題應不大。

土石崩移或滑動-土石混合堆積崩積層

土石崩移或滑動易形成土石混合堆積崩積層。

本案例位於新店某一大型坡地社區入口道路下邊坡，此一道路邊坡位處崩積層之上，1989年9月颱風侵襲，造成延道路中心線產生長約200m左右之路段坍滑，影響區域向下邊坡延伸約200m。為了解此一發生坍滑之崩積土層特性，1990年8月間於本崩積層布設三條各115m之折射震測線,並進行地質鑽探共10孔。然1990年9月本崩積層再次因颱風暴雨而發生圓弧型滑動。

（1）工程地質分析

本坍方區位於一傾向西北之坡而，此坡而平均坡度約24°，坡底與坡頂高差約35m。本區之基盤岩層由中新世南港層構成，主要岩性為頁岩、砂質頁岩、疏鬆細粒砂岩以及細至中粒堅硬砂岩，局部區域有台地礫石層不整合堆積於基盤之上。

本區岩層層而走向約為V45°E，傾斜向東南約60-80°，傾角極陡。因新店斷層以東北、西南走向通過本崩坍區之西北側百餘m處，故本區構造作用強烈。本崩塌區地層概分兩大層，一為崩積土層，其下即為岩盤。綜合震測結果，本區範圍內之地層約可分為三層：(l)疏鬆崩積層，厚度介於l一3m間，波速在0.3一0.34 km/S間；(2)崩積層或風化岩盤，厚度介於l一12m間，波速在1.00一1.19 km/s間；(3)岩盤，波速約為2. 25 km/s。由震測結果可知崩積層與岩層之界而約在地表下約2 -15 m。

（2）崩積層工程特性探討

由鑽探取樣結果，本崩塌區之崩積土層為黃褐色砂質或粉土質砂夾風化砂頁岩塊，岩塊大小不一，由鑽取之岩塊可見最大達60 cm，平均約25cm，土壤依統一分類法屬SC 、ML或CL。依據鑽探時之SPT試驗之V值約介於4-20間，偶有V值超過50者，研判應為劈管貫至岩塊所致。故研判本層應屬於基質支持之崩積層(請參閱圖1b>，亦即顆粒浮於土壤間，顆粒未接觸。

由於本崩塌區於1990年9月曾發生弧型滑動，此一滑動恰可供此類土石混合堆積崩積層強度參數逆分析使用，本分析以1990年9月未崩塌之地形進行，且以崩塌發生前長時水位及暴雨時水位量測資料為分析之地下水位輸入，分析工具為美國普渡大學所發展之PCSTABL5邊坡穩定二維極限平衡法中Janbu圓弧型滑動進行逆分析。分析條件為有效應力法。

土壤試體凝聚力平均值較逆分析所得崩積層凝聚力為高，可能為崩積層內地下水流動大符降低土壤凝聚力所致。土壤試體平均摩擦角試驗值與逆分析所得崩積層摩擦角相當接近，故土石混合堆積(基質支持)崩積層之強度參數與基質之土壤強度參數有其相關性。而此類崩積層逆分析結果與顆粒支持型態之崩積層(谷關案例)逆分析所得凝聚力0. 1kg/cm²、內摩擦角為35°相差較大。

順向坡岩石滑動一岩層滑動崩積層

屬岩層滑動之崩積層堆積，常與順向坡滑動有極高之相關性。本案例(案例四)位於大坑風景區大里溪上游。由能資所出版之環境地質圖顯示此一崩積層分布範圍甚廣，本研究以地表地質調查、折射震測、鑽探以及地盤位移與水位監測結果探討其特性。

1、工程地質分析

本崩積層所在坡度較緩，平均坡度約30%，其西側坡度較陡約55%(28°)。經現地量測層而位態發現，此一坡而與岩層位態一致，陡坡出露之岩層均為灰色厚層中至細粒砂岩，岩質緻密，膠結良好。崩積層堆積附近地層為上新世之卓蘭層下段。層而平均位態為北偏東8°，傾向東南28°，另節理而平均位態為北偏務虧長種西北傾斜54°；由野外實地地質調查與鑽探岩心資料，可將崩塌地出露岩層分為三段岩性，茲就各岩層由下而上分別敘述如後:(l)砂岩:以厚層灰色至青灰色砂岩為主，因膠結緻密，故其強度頗佳，此一岩段出露於崩積層西側陡坡。砂岩顆粒多屬細粒至中粒，厚度約10m。(2)粉砂岩與頁岩互層:以黃棕色至灰黑色粉砂岩為主，厚度約5m，其上覆一厚度約3.5m之黑色頁岩。(3)細粒砂岩、粉砂岩與頁岩互層:本岩段普遍分布於陡坡東側較平緩處，位於剖而地層層序之最上部。

2、崩積層工程特性探討

雖然鑽探結果於崩積層處仍可取得岩心，但震測結果顯示地層波速低於Ikm/S，此一波速遠較一般新鮮且完整之岩盤波速為低，低波速帶最大厚度約達16m，另根據推估崩積層中心鑽孔結果亦顯示地表下16m處岩心風化及破碎程度均較高，故此一崩積層應屬原邊坡發生順向滑動後堆積之岩層。由傾斜觀測管量得之地盤移動曲線，推測此一崩滑塊體己逐漸發生剪力變形，研判此一滑動體與下方岩層應具有發展為滑動而之潛力。由崩積層上緣所埋設之水壓計管中不斷有水流出，可知崩積層下方之水壓甚高，故此崩積層之剪力變形應與此一受壓水層有相當之相關性。

另一方而，崩積層上方陡坡出露之岩層雖為岩質堅硬膠結良好之砂岩，然依據於陡坡埋設之傾度管量測結果顯示，此一坡而己產生一深約5m明顯之滑動而，由岩心判釋結果得知此一滑動而位置約於粉砂岩與頁岩之界而處，依據水位量測結果亦顯示頁岩夾粉砂岩下方之厚層砂岩中其水壓甚高，故此一現象說明了此崩積層之產生機制應與大規模平而型順向滑動有關。

此類崩積層普遍存在於西部丘陵與麓山帶西緣山地之順向坡坡址，其中又以上新至更新世地層為最多，諸如中寮雙坑地區地層滑動、左鎮山豹326號電塔倒塌、龍崎鄉兵仔舍山崩災害、雲林草嶺大山崩、南投九份二山大山崩等，均於崩塌坡址堆積厚層岩層。此類崩積層之特色為續發性滑動，規模大，深度深，常時之地下水壓常甚高，此類之崩積層受底岩構造所形成之孔隙水壓影響較高。

崩積層地下閥室開挖技術

崩積層內高壓鋼管段的蝴蝶閥室開挖難點而實施的勘探、開挖方案選擇、支護選型、結構物襯砌施工等工作。地下工程開挖控制性客觀條件是圍岩類別。對於崩積層(colluvium)地下結構物空間開挖和支護方案，國內已有不少成熟的技術和經驗可以參考。例如開鑽先導孔檢查圍岩情況再決定開挖線路；在開挖進尺方面採用淺孔、密孔、少藥量弱爆破；快速腳手架搭設技術的套用；開挖後在支護選型上採用錨噴支護，甚至採用鋼拱架或者混凝土襯砌進行臨時支護、布置施工期安全監測等等。

難點

W水電站蝶閥室開挖過程中在上述常用技術基礎上還用到了小空間導洞開挖、鋼拱架支護分段分節跟進、鋼管立柱頂撐、管棚固結灌漿支護、冗餘支護設計、設計變更、快速安全噴射混凝土等技術。

本研究項目的難點表現在：

①地下工程開挖施工不可預見的情況多。

②開挖施工地段為Ⅴ類圍岩的夾泥崩積地層，堆積體鬆散，裂隙高度張開，從1cm~50cm 寬度不等，即使是巨孤石也是由多組不利裂隙切割。崩積體岩塊抗壓強度8.2~15.6MPa。這些情況對開挖方式、支護方式和進度安全帶來極不利的影響。

③該項目位於衣索比亞境內，施工設備、材料缺乏，各熟練工人毫無挑選的餘地。這一點更說明了本研究成果具有普遍實用性，值得推廣。

技術路線及技術方案

1、總體思路及技術性能指標

本研究項目主要技術性能指標有：保證開挖施工期間人員和設備安全，人員傷亡事故為0；保證圍岩和結構物日後運行安全，在施工期不留下變形、垮塌、滲漏等地質危害，保證開挖項目對水道充水發電的工期影響降到最小。

技術方案總體思路。從蝶閥室選址的設計勘探階段開始對開挖難度和風險進行策劃，並在開挖前期施作勘探孔，做到合理選址；在開挖線路布局上利用專家調查法確定最優開挖線路及方案；在開挖後支護方式選型上根據圍岩情況確定支護內容和施工方式；在施工過程中避免盲目冒險作業行為的發生。

2、技術方案設計選址。

根據地質補勘階段成果等初步確定閥室位置。在地下洞室開挖到該地段時再布置更多勘探孔進一步確定該地段地質條件，不得已時考慮變換蝶閥室在高壓管線線路上的位置。研究項目中的W 蝶閥室在最終作價值比較時堅持原蝶閥室布置方案———選在地下崩積層（colluvium）中。

開挖線路的確定。在確定開挖線路時，收集各類必要的地質條件資料、水文資料，兼顧施工前後安全和蝶閥室上游盲端洞室施工的需要確定開挖線路。經過設計方和施工方各方專家現場討論，最終確定了從靠山體側向上採用小斷面挖斜井到設計頂部高程，再向下回挖的開挖線路的順序。因為靠山體側岩體風化程度相對外側輕微，開挖到頂後再開挖外側山體時開挖操作空間圍岩穩定性被選擇為最好，此方案也就最有利施工安全。在導洞進口外側周圍懸空岩體下安置直徑250 的鋼管立柱保證不利裂縫切割體穩定。

開挖進尺和循環支護主要方式的確定。單循環開挖尺分兩種情況，一種是全斷面形成之前的分段成拱循環掏槽進尺，一種是全斷面形成後的全斷面開挖循環進尺。根據閥室開挖開工之前積累的岩體和材料、工藝特性在蝶閥室開挖之初儘快探索出循環開挖標準化的方法和步驟。

靈活採用冗餘設計和設計變更。在支護方案上採取保守方案，在不影響結構物使用和安全功能時，進行安全技術經濟比較，大膽採用設計變更。

3、技術方案實施的工藝保證

（1）技術控制與質量保證

地下工程開挖必須尊重實際，嚴格按照規程規範進行質量控制，以保證質量保證安全，從而保證工程進度及順利履約，崩積層地下空間開挖更應如此。

（2）安全措施

①開工前組織操作工、技術員、施工員、設計、專家等進行開挖方案討論會，並在碰到地址問題時再次組織專家會診。施工期間嚴格按照現場商定的開挖順序、支護步驟施工,並交底到每一個作業人員，還要讓下道工序作業者知道每一個危險源，知道哪些環節不能做什麼，要注意什麼，例如告訴模板工、混凝土操作工哪些錨桿不能攀爬、哪些管棚埋件有可能受碰後引起落石、塌方而不能受外力或者不能切割。堅持做好交底記錄。

②指定專人負責每班技術措施落實情況檢查。發現問題立即解決。

③保證鑽孔作業人員在封閉防護條件下作業。

④採用直徑60cm 的風帶加強作業面通風換氣，保證空氣品質和視線清晰。

⑤安裝足夠數量的燈具照明，保證作業範圍照明滿足安全視距要求。

⑥場內電線絕緣良好，避免採用接頭較多的電線。

⑦爆破後揚塵未清、掌子面看不見時不安排排險。

⑧堅持對所有開挖面噴護封閉。

⑨堅持將前期開挖過程中積累的安全防護措施標準化。

⑩安排專車和急救人員、器材24 小時在現場值班。在確實無法保證施工安全時考慮採取設計變更措施，或採取加密鋼拱架間距，或採取減小閥室尺寸的措施。