作者

李安叡、洪 瀞

摘要

2019年初，感謝總編輯歐章煜老師以及編輯委員們的鼓勵與推薦，我們兩位很榮幸能接受地工技術「大規模崩塌地的調查與分析」專輯編輯的服務機會。本期由於配合出版順序之調整，我們兩位編輯從邀稿到最終的審查與出版，時間著實緊湊。沒有大家的鼎力協助，這樣艱鉅與緊湊的任務是無法完成的。
所謂大規模崩塌地，崩塌面積大於10公頃、崩塌體積超過10萬立方公尺、崩塌深度在10公尺以上者稱之。1990年發生梨山地滑，滑動區域面積約230公頃，地滑區包括松茂地區、老部落地區及新佳陽地區等。1999年921地震帶來南投九份二山與草嶺山崩塌，兩起事件共造成上百人喪身，並形成堰塞湖。2009年莫拉克颱風帶來小林村滅村事件，共計超過400人的死亡與失蹤，本事件也是國內因強降雨造成死亡人數最多案例。
大規模崩塌地過往都是發生破壞後，才受到大家的重視，崩塌地的整治則需要仰賴完整地質調查與專業的判釋、精確的數值分析、並須搭配完善的監測規劃，才有機會避免破壞再次發生，然而這些工作往往耗時費力，目前依然是工程界艱鉅的挑戰。本專輯有幸邀請國內在此領域的先進專家，與各位分享他們在大規模崩塌問題的鑽研與發現。內容包含現地調查、崩塌地判釋、模型試驗、數值分析與整治案例的探討，基本上與大規模崩塌地打交道所需考量的項目都做了探討與介紹，當然還包括目前一些較先進的且上未完全應用的數值分析技術。
本期共收錄十篇，第一篇由青山工程顧問廖瑞堂博士等所著作之「崩塌地深層滑動是坡地的重大疾病，但不是絕症~以阿里山公路五彎仔崩塌地為例」，以實際整治位於臺18線阿里山公路約42~45K間一處大規模深層滑動的崩塌地之案例做一完整探討。廖博士的團隊進行詳細的地質調查、地下水調查，找出其滑動機制後，提出了分期整治規劃加以執行；廖博士等的成果探討如何透過深入與周延的調查，提出有效的整治對策，使五彎仔崩塌地的深層滑動，受到很好的控制。
第二篇由中央大學黃文昭教授等所著作之「以離心模型及數值模型探討岩石邊坡破壞之尺度效應影響」。黃教授等成果指出，隨順向坡尺度增加，坡體內部產生折彎變形區域亦更為明顯，堆積區的崩滑量體主要位於坡趾處，其正規化堆積長度隨尺度增加而增加，而正規化堆積高度則大致不變。簡化逆向坡模型之破壞以撓曲傾倒破壞為主，而坡體變形區下方為潛在破壞面，逐步向坡體內部及上方發展，隨逆向坡尺度增加，變形區及破壞區朝邊坡更內部發展，且範圍更大。
第三篇由成功大學林冠瑋教授等所著作之「大規模崩塌之促崩降雨分析」，透過對寬頻地震網紀錄的崩塌訊號辨識，從中獲取崩塌的發生時間資訊，用於進行歷史災害事件的降雨資訊分析。此研究辨釋出158個由崩塌所引致的地動訊號，並成功與崩塌地配對。其中89處崩塌進一步統計了各崩塌事件發生時的平均降雨強度、降雨延時，以及有效降雨量，並以累積機率5%作為促崩降雨門檻，而獲得各種降雨警戒值。促崩降雨統計分析顯示大規模崩塌多數發生於累積降雨量大於497 mm、降雨延時24小時以上，綜合各項降雨條件將可做為制定大規模崩塌警戒模式之基礎。
第四篇由臺灣科技大學李安叡教授等所著作之「岩石邊坡自動化評估系統」。李教授等的研究關注在邊坡穩定的議題上，根據前人的研究，Hoek-Brown破壞準則比較Mohr-Coulomb破壞準 則可提供較好的岩石邊坡穩定性評估。此外人工智慧技術提供了重複性工作的便利性並且可以維持其精準度，因此最後本研究再導入人工智慧的方式，可以更快速且方便的評估岩石邊坡的穩定性。第五篇由成功大學洪瀞教授等所著作之「應用有限離散元素法於分析大規模同震山崩」。此研究以2016年熊本地震引致阿蘇地區大規模同震山崩事件為案例，透過鏈結有限元與分離元素法建構一同震山崩分析模式，完整分析山崩災害發生前期破壞機制暨崩塌起始後之動態滑移過程，並指出垂直向加速度對同震山崩的動態行為影響不顯著，但在破壞機制中於辨識崩塌發生時間扮演重要角色。洪教授的研究團隊成果提出鏈結有限離散元素法之概念，具應用於其它同時具破壞機制與動態行為之地工與災防議題之潛力。
第六篇由臺灣大學林美聆教授等所著作之「大規模崩塌判釋圈繪方法之建立及驗證」。林教授等主要探討大規模崩塌之圈繪判釋方法，選取兩案例研究區分別說明兩種方式之圖資判釋方法：研究案例一以航照配合數值地形方法應用於南投地區；研究案例二則以光達數值地形方法應用於高雄地區。分析成果發現：案例一大規模崩塌範圍和原本航照判釋大致相符合，案例二大規模崩塌則找出上坡方向第二處崩崖，並將範圍編修為較大之判釋範圍。林教授等建議大規模崩塌圈繪宜以彙整使用多尺度圖資進行判釋，並利用不同圖資判釋比對及穩定分析進行驗證，藉以建立大規模崩塌完整合理之圈繪，應可得到大規模崩塌之良好範圍成果。
第七篇由國家災防救科技中心陳麒文 博士等所著作之「以土壤雨量指數建立臺灣坡地災害預警系統之可行性探討」。陳博士等利用2006–2017年間發生的坡地災害，分析臺灣誘發坡地災害發生之降雨事件期間的SWI與NSWI變化。陳博士等指出，平均來說，坡地災害發生在NSWI最大值出現後的3.42小時之內；並進一步將NSWI區分成六個範圍，依此對全臺灣的坡地災害發生的可能性，定義不同的警戒等級。最後陳博士提出，未來若能進一步串接即時雨量，甚至未來數小時的預估雨量，將可提供臺灣在坡地災害預警系統上的一重大突破。
第八篇由暨南國際大學王國隆教授等所著作之「運用差分干涉合成孔徑雷達技術(DInSAR)與模糊歸屬度分析邊坡潛在滑動範圍」。王教授等本運用模糊歸屬度重新分類DInSAR產製的地表垂直變形量，提出可快速分析出大面積內的潛在滑動範圍，結合多時序像對的劃設成果，提供潛在滑動區域的參考指標。
第九篇由中山大學林俊宏教授等所著作之「地球物理技術於大規模崩塌地調查之應用評析」。林教授等將地球物理技術運用於大規模崩塌地的調查，並針對如何調查與所使用的技術給出精闢見解。林教授等指出，大型崩塌地調查之鑽探規劃前的先導調查，以被動式震測較具可行性；地電阻探測法不適合做為先導調查技術，但可搭配鑽孔進行孔對地地電阻探測法提升電阻深度解析度；應用電磁波技術之時域反射儀錯動監測技術可輔助測傾管以較經濟之方式達到滑動監測自動化之目標。
第十篇由雲林科技大學張睦雄教授等所著作之「土壤液化分析地下水位參數之設置」，探討土壤液化分析過程地下水位參數之錯置問題、以及可能造成影響。張教授等指出，關於鑽探水位如何設置，以鑽探作業與迴水循環停止後1日~1週之水位相較最為合適。
最後，非常感激陳宏宇老師贈言，「期勉大家研發災防科技 落實應用服務」，本專輯的內容不可說不完整。
考量目前全球暖化引起氣候劇烈變化，極端氣候發生的頻率已大增。臺灣位處環太平洋地震帶並肇因地質條件特殊之先天條件，對於極端氣候的影響更為敏感。我國工程與學術界一直以來，持續努力不懈的期待將大規模崩塌問題做更精進地探討，提出更有效的預防或處理對策。作為編者，我們兩位不再贅述，請各位學術界與工程界的先進詳閱各篇，期待與大家一起共同討論激發新想法，一同「研發災防科技 落實應用服務」，最終更有效地面對與克服大規模崩塌地之挑戰。

李安叡
其實本人碩士班在臺科大林宏達教授的指導下完成連續壁開挖的三維數值分析模擬，屬於深開挖的工程問題。當年我只是想繼續念書，沒有想太多也沒太挑研究題目，因緣際會來到較為冷門的澳大利亞唸書，原因很簡單只是因為獎學金。還記得我的指導教授 (Dr Richard Merifield)要求我利用電話面試，坦白說不緊張是騙人的。面試的當天早上，用零零落落的英文跟他聊完，很意外準備的一堆研究主題資料都沒用上，也沒問一些艱難的學術問題，只有提到碩士的題目與研究內容，其他就是話家常的聊些生活興趣等問題就結束了，最後他只說來申請。後來私下的聊天中得知，他要測試的只是我的勇氣，其他能力都可以再訓練，我想這或許我喜歡土木工程的原因，或許我們無法挑戰大自然，但是我們可挑戰科學知識，用以解決困難的工程問題。由於我有三維數值分析的背景，在我唸書的時代，工程界是知道三維邊坡穩定的問題，但是學術界的實際發表成果不算多，或許可算是某種程度的學用落差，推測多半是電腦運算速度的關係，不過也因此博士研究很重要的一部分是在處理邊坡三維數值分析的問題。我的研究主題從此也踏入了邊坡穩定的領域。
在澳大利亞，有少數地區可能有類似蘇花公路的問題，但是大多地方人煙稀少，不像蘇花公路對臺灣的重要性。由於澳大利亞幅員廣大，一般區域也不常見邊坡破壞問題，大多的邊坡穩定問題發生在礦場，但是礦場內的邊坡大多是臨時性的，因此設計上不會太計較，只要不遇到雨季，發生問題的機率不高，不像臺灣部分區域，一年四季都多雨，邊坡穩定問題時常發生。其次回臺執教後，個人認為臺灣的學生實力堅強，只是在思考與外語能力上需要加強，而我們是有本事與能力走到國際的，回臺灣是希望能將知識貢獻給臺灣的下一代工程師。

洪 瀞
美國紐約哥倫比亞大學博士，學位專長為組成律模型(Constitutive Modeling)與其在深開挖工程(Deep Excavation)上之應用，指導教授為Prof. Hoe I. Ling和Prof. Victor N. Kaliakin。2015年，甫至成大土木系任教時，適逢南部國家地震工程研究中心設立、臺灣遭受繼九二一大地震後最嚴重的美濃地震之衝擊，造成臺南市嚴重傷亡；自己在參與成大土木、國震中心、與Geotechnical Extreme Events Reconnaissance (GEER)的合作勘災任務後，有機會在2016年美濃地震研討會口頭發表「美濃地震對中南部山區邊坡安全的影響」，進而得從務實面與災防面踏入坡地災害、山崩與相關研究領域。儘管九二一大地震時，自己不在臺灣，但或許也正因為如此，在當年即以埋下自己能為飽受自然災害衝擊的臺灣作出些貢獻之期許。猶記當時在國外的自己終能順利與家人們通話時的悸動。其實，也由於長年旅居海外的經歷，自己最大的心願一直是期盼能有機會回臺服務，致力於培育更多具國際競爭力的下一代工程人才。
很榮幸能參與編輯「大規模崩塌地之調查與分析」，首要衷心感激總編輯歐章煜老師以及編輯委員們的鼓勵、肯定與提攜。此外，感謝李安叡教授於編輯會議時，特別推薦我擔任編者，共同為大規模崩塌研究灌注熱情與努力。藉此機會，回顧研究地震導致之崩塌研究與探勘美濃地震之初，十分感激林銘郎老師、董家鈞老師和李錫堤老師不吝給予諸多指引與指導。最後，特別鳴謝本期所有作者與審查委員們鼎力相助與付出，讓本期得臻於至善。最後感謝陳宏宇老師贈言 － 期勉自己能跟上大家，不懈於「研發災防科技 落實應用服務」。

作者

陳宏宇

摘要

1987年四月初，第一屆臺灣-英國地質研討會在臺灣大學舉行之同時，來自於 英國、歐洲及臺灣的學者專家們共聚一堂，在研討會後進行野外考察工作，當經過梨山地區時，大夥兒在現場觀察好一段時間後形成共識，認為該地區為一個「潛在性大規模崩塌地區」。因此，共同對政府提出了該地區之大規模坡體整治的建議。1999年921地震，南投九份二山地區發生坡體滑動深度達30公尺，崩塌量超過3000萬立方公尺的「大規模崩塌」事件，造成39人被深埋的慘劇。2009年莫拉克颱風夾帶大量的豪雨，在高雄甲仙地區發生坡體滑動深度達80公尺，崩塌量超過2500萬立方公尺的「大規模崩塌」事件，造成將近500人被深埋及失蹤的慘劇。因此，「潛在性之大規模崩塌地區」的調查工作，便成為大家最為關注的災害議題之一。而未雨綢繆的規劃調查，當然是大家最為企盼的，莫不希望各權責單位能夠完成各種 地質敏感區的調查工作，即刻提供山崩、 土石流、淹水、斷層等最新的災害潛勢圖，以及建置各種即時的監測系統。讓公民大眾都能夠很清楚地了解，自己居住地在面對天然災害衝擊時的安全風險狀況，平時就可以做好避災、減災的規劃工作。
國家災害防救科技中心(以下簡稱災防科技中心)過去以來，一向都是很積極地與政府各防救災單位合作，介接各項基本資料。目前已整合了61個單位，超過350項之空間基礎圖資與監測資料，建置為一個「災害情資網」系統的大數據平臺。這個平臺不僅可以提供颱風、豪雨、淹水、山崩、落石、土石流、乾旱與地震災害等的即時應變作業訊息，也涵蓋了寒害對農業、漁業等之預警情資，以及火山和懸浮微粒物質的即時監測資訊。這些訊息都是利用圖文說明的方式來呈現，使得資訊更加細緻化，並配合著各類自動化的介面，化繁為簡，展示出更友善的加值服務，讓使用者能夠很方便、清楚而簡單地了解各項資訊所提供的意義。
眾所周知，臺灣位處太平洋西岸板塊的交界區，每年都必須面對梅雨、颱風、地震等天然災害。因此，該如何減少災害的衝擊，最好的方法就是能夠即時的提供各項災害情資訊息給公民大眾，以進行避災、減災的預備工作。目前災防科技中心已與臺灣LINE合作，設立災防科技中心的「官方帳號」，透過這個公共平臺，可以即時地提供給民眾「預警訊息」，以及與生活相關的「災害資訊」。這個公共平臺涵蓋了氣象、水文、交通、 民生等4種類別，25個項目的預警資訊，包括颱風、海嘯、雷雨、強風、淹水、地震、土石流、道路封閉、空氣品質等等不同的警示訊息，讓防災資訊生活化。也就是人人都可以從自己身旁的手機中，了解生活周遭最切身的天然災害訊息。

英文篇名

The Deep-Seated Landslide is a Critical Illness for Mitigation, but is not Absolutely Incurable ~ A Case Study of Woo-Wan-Chai Landslide Area on the Alishan Highway

作者

廖瑞堂、陳昭維、高振誠、邱昶瀚、謝哲雄、陳錫恩、郭清水、黃秋揚、蔡衛勇、王鐘緯

關鍵字

大規模崩塌地、深層滑動、地下水調查、邊坡穩定

摘要

五彎仔崩塌地位於臺18線阿里山公路約42~45K間，為一處大規模深層滑動的崩塌地。早期每逢大豪雨，道路扭曲變形，大小災情不斷。雖曾多次進行整治，但成效不佳，直至2004~2006年公路總局及青山顧問公司進行詳細的地質調查、地下水調查，找出其滑動機制後，提出了分期整治規劃加以執行。由調查結果得知崩塌地滑動面積近40公頃，滑動深度達80公尺，每年的位移量約20公分。2010年至2017年間針對較深層且活潑滑動塊體，分成A、B期完成共8座大口徑集水井工程，施工中及完工後則透過長期的追蹤監測，調整必要工程作為。其中，五彎仔崩塌地較為活潑之N2及N3主要滑動塊體，在改善前位移速率每月約18mm，在A、B期大口徑集水井工程完工後，位移速率已大幅趨緩至每月2mm以下。本文探討如何透過深入與周延的調查，提出有效的整治對策，使五彎仔崩塌地的深層滑動，受到很好的控制。

英文摘要

The Woo-Wan-Chai landslide area is located between 42~45K on the 18th Provincial Road (also named Alishan Road). It is a large-scale deep-seated landslide. During the early operation period of Alishan Road, the road would be distorted and landslides would occur whenever there was heavy rainfall. Although the slope in that area had been rectified several times, sliding would still continue to occur. Between 2004 and 2006, the Directorate General of Highways (MOTC) and the Land Engineer Consultant Co. conducted detailed geological surveys and groundwater surveys to find out the sliding mechanism, and strategized the multi-stage remediation plan. According to the survey results, the sliding area encompassed nearly 50 hectares, and the sliding depth was at about 80 meters. The annual displacement was about 20 centimeter. Between 2010 and 2017, 8 large drainage well projects were completed in two phases in the area with deep and active sliding bodies. During the construction period and operation phase, the activity of the slope was closely monitored and the remediation project was adjusted if necessary. For the active N2 and N3 main sliding bodies in the Woo-Wan-Chai landslide area, their displacement rates decreased from about 18 mm/month to less than 2 mm/month after the construction of the large drainage wells. This paper will document how the relevant investigation surveys were integrated into the formulation of effective countermeasures to control the deep-seated sliding of the Woo-Wan-Chai landslide area.

英文篇名

Study on the Scale Effect of Rock Slopes by Centrifuge Tests and DEM Numerical Simulations

作者

黃文昭、張有毅、洪汶宜、李昆哲、胡家豪、翁孟嘉

關鍵字

岩石邊坡、尺度效應、離心模型試驗、離散元素法

摘要

本文探討尺度對順向坡及逆向坡變形、破壞及堆積特性之影響。簡化順向坡以層理60度，坡度30度構成基本模型，簡化逆向坡則以層理角度為75度之邊坡為模型，以離心模型試驗以及離散元素法作為分析工具。研究結果指出，順向坡模型於坡趾處觀察到岩層有明顯折彎及折斷的情形，隨順向坡尺度增加，坡體內部產生折彎變形區域亦更為明顯，堆積區的崩滑量體主要位於坡趾處，其正規化堆積長度隨尺度增加而增加，而正規化堆積高度則大致不變。簡化逆向坡模型之破壞狀況以撓曲傾倒破壞為主，而坡體變形區下方為潛在破壞面，逐步向坡體內部及上方發展，隨逆向坡尺度增加，變形區及破壞區朝邊坡更內部發展，且範圍更大。

英文摘要

This study aims to discuss the deformation characteristics of dip and anti-dip slopes under the influence of scale effect. The dip slope model consists of a bedding angle of 60 degrees and a slope angle of 30 degrees, while the anti-dip slope model has a bedding angle of 75 degrees. Centrifuge modeling tests and numerical simulations based on discrete element method (DEM) were employed as the major research tools. Results show that mild to severe folding would appear near the toe of the dip slope. With an increase in slope scale, the deformed area within the slope would become more massive. For the anti-dip slope, the major failure pattern is flexural toppling. The location with the most significant deformation for each rock layer can be pin-pointed. If these locations from all layers are connected together, the potential sliding mass of the anti-dip slope can be identified. The sliding mass of an anti-dip slope would also become more extensive as the scale increases.

英文篇名

Analysis of Triggering Rainfall for Large-Scale Landslides

作者

林冠瑋、洪 瀞

關鍵字

大規模崩塌、崩塌地動訊號、促崩雨量

摘要

2009年莫拉克颱風後，豪雨誘發之大規模崩塌成為重要的坡地災害議題之一，而促崩雨量之分析為建立災害警戒模式之關鍵。礙於過去的觀測紀錄不足，及大規模崩塌確切的發生時間難以獲得，所以難以進行降雨條件的分析。透過對寬頻地震網紀錄的崩塌訊號辨識，已經可以從中獲取崩塌的發生時間資訊，用於進行歷史災害事件的降雨資訊分析。針對2001年至2017年間的主要降雨事件，本研究共辨釋出158個由崩塌所引致的地動訊號，並成功與崩塌地配對。其中89處崩塌用於進行促崩雨量條件分析，進一步統計了各崩塌事件發生時的平均降雨強度、降雨延時，以及有效降雨量，並以累積機率5%作為促崩降雨門檻，而獲得各種降雨警戒值。促崩降雨統計分析顯示大規模崩塌多數發生於累積降雨量大於497 mm、降雨延時24小時以上，綜合各項降雨條件將可做為制定大規模崩塌警戒模式之基礎。

英文摘要

After the 2009 Typhoon Morakot, rainfall-induced large-scale landslides have become a highly-concerned issue related to slope disasters. The identification of rainfall condition that can cause landslides is the key to establish a disaster alert system. In the past, it is difficult to analyze the triggering rainfall because the exact time of occurrence of large-scale landslide is difficult to obtain. By analyzing the landslide signal from broadband seismic records (BATS), it is possible to extract the time information of the landslides and to correlate this information with the rainfall conditions for historical landslide events. In this study, the ground signals triggered by 158 large-scale landslides occurred in 2001-2017 are analyzed. The landslide-triggered seismic signals can provide the accurate initiation time of landslide which can then be used to identify the corresponding rainfall condition. Among the 158 landslides, 89 landslides are used to evaluate the average rainfall intensity, duration, and cumulative amount of rainfall. The rainfall threshold for large-scale landslides is defined as the critical rainfall condition with cumulative probability of 5%. Based on the analysis results, large-scaled landslides tend to occur when the amount of effective cumulative rainfall is larger than 497 mm, and the rainfall duration exceeds 24 hours.

英文篇名

Rock Slope Stability Automated Assessment System

作者

李安叡、陳威翰、賴忠其

關鍵字

Hoek-Brown 破壞準則、極限分析法、極限學習機

摘要

過去幾十年，對於基礎建設的保護往往是邊坡災害的重要議題之一，可能的原因由地震、暴雨或其他人為活動所引起之邊坡災害。而近年來此現象則在集集地震後傾向更為嚴重，而由地震引起的邊坡擾動可能是其中原因之一。此外不只是地震的影響，對於土木工程師而言，全球暖化所引起的氣候劇烈變化也是一個重要的議題及挑戰是我們現今要去面對的。因此本研究關注在邊坡穩定的議題上，根據前人的研究，Hoek-Brown破壞準則比較Mohr-Coulomb破壞準則可提供較好的岩石邊坡穩定性評估。此外人工智慧技術提供了重複性工作的便利性並且可以維持其精準度，因此最後本研究再導入人工智慧的方式，可以更快速且方便的評估岩石邊坡的穩定性。

英文摘要

For the past few decades, protecting infrastructure from slope hazards has been an important issue. The slope instability can be triggered by earthquakes, heavy rainfalls, or human activities. Slope stability problems have drawn a lot of attention after Chi-Chi earthquake because rock mass disturbance has occurred more often since then. In recent years, global warming has imposed a new challenge for civil engineers because it could induce slope instability problems. Past research indicated that using Hoek-Brown failure criterion in conjunction with finite element limit analysis can yield a more accurate rock slope stability evaluation than using Mohr-Coulomb failure criterion. In this study, Hoek-Brown model is employed to assess the rock slope stability. In addition, artificial intelligence technique has been adopted in the numerical analyses, which is shown to provide a quick and reliable rock stability assessment.

英文篇名

Application of Finite-Discrete Element Method for Analyzing Large-Scale Coseismic Landslide

作者

洪 瀞、劉至軒、林承翰

關鍵字

大規模山崩、同震山崩、有限與分離元素法、啟動時間、動態行為

摘要

本研究以2016年熊本地震引致阿蘇地區大規模同震山崩事件為案例，透過鏈結有限元與分離元素法建構一同震山崩分析模式，得完整分析山崩災害發生前期破壞機制暨崩塌起始後之動態滑移過程。為驗證鏈結模式適用性，分析結果亦經此山崩之災後野外調查觀測、地形面資料以及其它已發表之分析技術進行交叉驗證。此外，此研究也一併探討加速度向對同震山崩行為之影響。根據研究結果，有限與離散元素法之鏈結具潛力分析大規模同震山崩，包含崩塌塊體之小位移、破壞機制，乃至滑動與堆積一系列過程中的動態行為。垂直向加速度對同震山崩的動態行為影響不顯著，但在破壞機制中於辨識崩塌發生時間扮演重要角色。此鏈結概念具應用於其它同時具破壞機制與動態行為之地工與災防議題之潛力。

英文摘要

The coseismic process of the Aso-Bridge large-scale landslide induced by the 2016 Kumamoto Earthquake was investigated using a combined finite-discrete element method (FEA-DEA). The pre-failure mechanism and post-failure kinematic process of the coseismic landslide as determined from the numerical simulations were validated against the field investigation, digital elevation model, and published results by other researchers. Furthermore, the influence of the seismic acceleration, especially in the vertical direction, was examined. Based on the comparison, the combined FEA-DEA was found to be capable of analyzing the coseismic process of the large-scale landslide, including source displacement, failure mechanism, kinematic process, and deposition. Vertical seismic acceleration was found to impose a trivial influence on the runout behavior in the post-failure regime, but it played a significant role in identifying the initiation time of the landslide. This study has demonstrated that the proposed finite-discrete element method has the potential to simulate geotechnical problems involving pre-failure mechanism and post-failure kinematic process.

英文篇名

Methods for Mapping and Identification of Deep-Seated Landslides and their Verifica

作者

林美聆、陳德偉、陳彥澄

關鍵字

大規模崩塌判釋圈繪、航照影像、光達數值地形、大規模崩塌地形特徵、穩定分析、多尺度圖資

摘要

2009年莫拉克颱風造成許多大規模崩塌坡地災害發生，而這些坡地大規模崩塌除本身所造成之直接崩塌災害及崩塌可能影響範圍外，大規模崩塌之崩落土石量體也可能造成堰塞湖，而導致二次災害之發生，大規模崩塌之範圍及位置確認對於後續治理及防災措施也有決定性影響，因此大規模崩塌判釋正確圈繪也就非常重要。本文主要探討大規模崩塌之圈繪判釋方法，及驗證大規模崩塌之圈繪範圍。大規模崩塌一般可採用航照影像配合數值地形及地表崩塌特徵加以判釋，或利用光達數值地形判釋線性構造以找尋大規模崩塌崩崖進行判釋及圈繪等兩種方式。本研究選取兩案例研究區分別說明兩種方式之圖資判釋方法：研究案例一以航照配合數值地形方法應用於南投地區；研究案例二則以光達數值地形方法應用於高雄地區。由圖資完成初步大規模崩塌範圍判釋後，採用穩定分析及不同遙測圖資，對所劃設之大規模崩塌範圍進行比對驗證分析。分析成果發現：案例一大規模崩塌範圍和原本航照判釋大致相符合，案例二大規模崩塌則找出上坡方向第二處崩崖，並將範圍編修為較大之判釋範圍。故建議大規模崩塌圈繪宜以彙整使用多尺度圖資進行判釋，並利用不同圖資判釋比對及穩定分析進行驗證，藉以建立大規模崩塌完整合理之圈繪，應可得到大規模崩塌之良好範圍成果。

英文摘要

Typhoon Morakot had triggered many deep-seated landslides in 2009. In addition to the direct damages and affected areas caused by these deep-seated landslides, the landslide volumes could cause dam-up lakes and secondary hazards in later years. Therefore, accurate identification and mapping of these deep-seated landslides were vital for mitigation and management of deep-seated landslide hazard. The objective of this paper is to establish and verify the methods for identification and mapping of deep seated landslides. The deep-seated landslides can be identified by two methods: (1) aerial photos with digital elevation model (DEM) and landslide geomorphology characteristics; (2) LiDAR digital model for identification of linear structures of the deep-seated landslide scarps. Two case studies were conducted in this paper using these two methods. For Case Study No.1, the deep-seated landslide in Nantou area was identified using aerial photos and DEM. For Case Study No.2, the landslide in Kaohsiung area was identified by LiDAR. With the preliminary identification results, the stability analyses along with different remote sensing data were adopted to verify the identified deep-seated landslides. Based on the analysis results, the identified mapped area of the deep-seated landslide in Case Study No. 1 was consistent with the verification result. However, a more critical main scarp was found up-slope of the preliminary identified area for the deep-seated landside in Case Study No. 2. Hence, the mapped area of the deep-seated landslide was modified accordingly. Thus, we propose that multi-scale remote sensing data should be used for identification and cross-validation of the deep-seated landslide. Moreover, stability analyses should be conducted for further verification. Such procedure could provide a reliable and rational method for identification and mapping of the deep-seated landslides.

英文篇名

Exploring the Possibility of Establishing Mass Movement Warning System for Taiwan Using the Soil Water Index

作者

陳麒文、李欣輯、劉俊志、林士堯、陳永明

關鍵字

山崩、土石流、土壤雨量指數、警戒系統、颱風

摘要

土壤雨量指數(soil water index; SWI)可表現目前受當下及前期降雨影響的概估土壤含水量，是日本氣象廳做為全國坡地災害警戒參考的重要指標。近年來更有許多研究指出，坡地災害的發生與否和當時的SWI是否為同一點位SWI歷史排序之前位有關。因此，前人研究提出一量化之方法，計算某一點位的SWI與過去十年的最大值之比值(即為normalized soil water index; NSWI)，可作為坡地災害預測的重要指標。本研究利用2006–2017年間發生的坡地災害(n = 344)，分析臺灣誘發坡地災害發生之降雨事件期間的SWI與NSWI變化。結果顯示，坡地災害發生時的SWI介於2.90至700.93之間，平均為308.42；而NSWI則介於0.01至1.87之間，平均為0.84。平均來說坡地災害發生在NSWI最大值出現後的3.42小時之內。我們進一步將NSWI區分成0–0.2、0.2–0.4、0.4–0.6、0.6–0.8、0.8–1.0、及>1.0等六個範圍，依此對全臺灣的坡地災害發生的可能性，定義不同的警戒等級。本研究並藉由臺灣氣候變遷推估資訊平臺計畫(Taiwan Climate Change Projection Information and Adaptation Knowledge Platform; TCCIP)所開發的多資料多模式整合系統(Multi-data and Multi-model Integrated System; MMIS)串接過去的時雨量資料，建置可查詢SWI與NSWI在歷史降雨事件中的變化情形，以及在某特定時間下的數值之介面。未來若能進一步串接即時雨量，甚至未來數小時的預估雨量，將可提供臺灣在坡地災害預警系統上的一重大突破。

英文摘要

The soil water index (SWI) represents the estimated soil moisture content affected by current and antecedent rainfall, and is an important indicator used by the Japan Meteorological Agency (JMA) as a reference to issue nationwide mass movement warnings. In recent years, many studies had pointed out that the occurrence of mass movements is highly related to whether the value of SWI is within the top historical ranking (recorded at the same location). According to this finding, some studies hadproposed a quantitative method, which is to calculate the ratio of the SWI at a particular location to the maximum value recorded in the past decade (i.e. normalized soil water index; NSWI). This NSWI can serve as an important indicator for predicting mass movement occurrence. In this study, 344 mass movements occurred during 2006–2017 were analyzed. Changes in SWI and NSWI during numerous rainfall events were calculated. The result shows that the SWI at the time of mass movements was between 2.90 and 700.93, with an average of 308.42; while the NSWI was between 0.01 and 1.87, with an average of 0.84. On average, mass movements occurred within 3.42 hours after the maximum NSWI had been reached. We also defined different warning levels based on six ranges of NSWI: 0–0.2, 0.2–0.4, 0.4–0.6, 0.6–0.8, 0.8–1.0, and > 1.0. These levels would represent different possibilities of mass movement occurrence. This study also utilized the Multi-data and Multi-model Integrated System (MMIS), which was developed by the Taiwan Climate Change Projection Information and Adaptation Knowledge Platform (TCCIP), to link together the historical rainfall data and to establish an interface. This allows us to easily explore the changes in SWI and NSWI during historical rainfall events or at a specific time of interest. In the future, if we could further integrate this system with real-time rainfall data and the predicted rainfall amount for the upcoming time, it would provide a major breakthrough in the mass movement warning system in Taiwan.

英文篇名

Analysis of Potential Landslide Area Using Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (DInSAR) and Fuzzy Membership Function

作者

林俊廷、王國隆

關鍵字

DInSAR、潛在滑動區、崩塌

摘要

臺灣於2009年的莫拉克颱風發生嚴重的坡地災害，大規模崩塌災害所造成的危害與影響深撼人心，至使國人對於大規模崩塌的預警與監測愈趨重視，如何有效判釋與追蹤潛在的滑動區域成為重要的研究課題。
星載合成孔徑雷達影像(以下簡稱SAR) 近年來高度發展的遙測技術，具有不受天候甘擾、大面積探測、固定周期等特性，現已廣泛運用於坡地的災害調查，SAR影像的紀錄包含強度、極化、相位等資訊，其中相位資訊則可經差分干涉(DInSAR)後得到厘米級的變形量資訊，然而此變形量資訊卻容易受到大氣效應、軌道誤差跟地形效應影響，導致測量精度下降，也考慮不同時序的時間基線長短不一，地形變化量不一致，因而在過去難以直接訂定滑動警示值。
本研究運用模糊歸屬度重新分類DInSAR產製的地表垂直變形量，在消除地形效應等分析流程後，可快速分析出大面積內的潛在滑動範圍，結合多時序像對的劃設成果，提供潛在滑動區域的參考指標，本研究於高屏溪流域中運用ALOS衛星在2009/08/23~2011/02/26內蒐集的SAR影像，完成共6個時間像對DInSAR的潛在滑動區域劃設成果，並分別在那馬夏、南沙魯村、布唐布那斯流域三處得到初步驗證結果，建立以DInSAR分析潛在滑動範圍的分析流程。

英文摘要

In 2009, Typhoon Morakot hit Taiwan and triggered catastrophic failure of deep-seated landslides. The enormous impact thereof shocked people of the country, driving them to pay even more attention to the landslide early warning and monitoring systems. How to effectively interpret and track potential sliding surface has also become an important subject in the field with respect to hazard mitigation.
Space borne Synthetic Aperture Radar (SAR) imagery is a remote sensing technology that has been highly developed in recent years. With advantages of being applicable in all weather conditions and to large areas, SAR that has a fixed revisit period has now been widely used in slope disaster investigation. The records thereof include intensity, polarization, phase and other information. Among them, phase information can estimate centimeter-level deformation using the DInSAR technique. Nevertheless, the deformation data are easily affected by atmospheric effect, orbital errors and terrain effects, resulting in a decrease in measurement precision. Furthermore, as temporal baseline changes over time and ground surface deformations are inconsistent, it was hard to set the landslide warning threshold in the past. This study has adopted fuzzy membership function to reclassify vertical ground surface deformation measured by DInSAR.
The results indicate that, after eliminating terrain effects, potential sliding surfaces within deep-seated landslides can be rapidly identified; and that time-series analysis results can also be used to evaluate the activity of potential sliding areas. In this study, we have collected six pairs of SAR images of Gaoping River Basin using ALOS satellite between August 23 of 2009 and February 26 of 2011. Not only were these six pairs used to determine potential sliding surfaces, but also we have preliminarily verified the results of Namasia, Nangnisalu and Putanpunas River Basin; and established procedures for analyzing potential sliding surfaces using DInSAR.

英文篇名

Evaluation of Engineering Geophysical Methods Applied in Characterization of Large Scale Deep-Seated Landslides

作者

林俊宏、鐘志忠、林志平

關鍵字

被動式震測、孔對地地電阻探測法、時域反射儀、大規模崩塌地調查

摘要

臺灣山坡地佔全臺灣面積約75％，地勢陡峭、岩質破碎且多地震，再加上全球氣候劇烈變遷，導致颱風之豪大雨勢集中、降雨時程延長，極易發生山崩、地滑及土石流等災害，尤其面對大規模深層崩塌，其所引發之複合式災害，往往造成人民生命財產的重大損失。因此，為有效規劃後續災防作業，對此些大規模深層崩塌之調查工作極為重要，調查工作除了對潛在崩塌範圍外，其滑動深度亦極為重要。地球物理方法為調查中之重要技術，其中又以折射震測/層析成像法、地電阻探測法在此類調查中最為常見，而為確認整體滑動行為時，利用測傾管監測亦為重要手段。本研究針對此些方法在大型崩塌地之調查應用中的困境進行評析，並且提出潛在可行之其它技術作為因應之策。根據評析結果，作為大型崩塌地調查之鑽探規劃前的先導調查，以被動式震測較具可行性；地電阻探測法不適合做為先導調查技術，但在鑽探後可搭配鑽孔進行孔對地地電阻探測法提升地電阻探測法在深度解析度較為不足的缺點；而應用電磁波技術之時域反射儀錯動監測技術可輔助測傾管以較經濟之方式達到滑動監測自動化之目標。

英文摘要

Due to the poor geological conditions in the hillsides of Taiwan and the drastic changes in the global climate, landslides, earth slides and debris flows are prone to occur after extreme rainfall. The resulting complex hazards often lead to the loss of people's lives and properties. Well-organized site characterization and monitoring program can greatly reduce the risk. Engineering geophysical methods, especially seismic travel-time tomography and Electrical Resistivity Tomography (ERT), are effective ways to investigate the landslide area. On the other hand, slope inclinometer is widely used in practice to identify the sliding depths of landslides. This paper aims to evaluate the possible pitfall and difficulties in applying these three methods in the characterization of large-scale deep-seated landslides. According to the evaluation, passive seismic method is the most effective way to obtain the 3D structure of the sliding surface which can then be used for proper borehole planning. Rather than surface ERT, Borehole-to-Surface ERT can better provide the 2D geological structure. Hence, it would be the preferred method to obtain the high-resolution image of the underground structure after the boreholes are drilled. Furthermore, Time Domain Reflectometry is more economical than inclinometer in terms of monitoring the sliding depth for deep-seated sliding area.

英文篇名

On the Assignment of Groundwater Table in Soils Liquefaction Analysis

作者

張睦雄、黃任中、廖建華

關鍵字

土壤液化分析、鑽探水位、分析水位、反覆阻抗比、反覆應力比、抗液化安全係數

摘要

本文探討土壤液化分析過程地下水位參數之錯置問題、以及可能造成影響。由於進行土壤液化分析過程中，估算地層抗液化強度或反覆阻抗比CRR之鑽探水位(GWT0)常被視為計算地震力作用力或反覆應力比CSR之分析水位(GWT)，導致液化分析結果產生誤差。事實上，若鑽探水位設置高於實際應有水位，則地層抗液化強度和安全係數將被高估；若鑽探水位設置低於實際應有水位，則地層抗液化強度和安全係數將被低估。此外，當鑽探水位誤設為分析水位時(GWT0=GWT)，水位上升將牽動CRR與CSR的同向變化。但因變化速率不同，對於淺地層與高水位情況下之土壤抗液化安全係數(FL=CRR/CSR)其計算結果則可能產生異常現象；亦即，在水位上升時安全係數不降反升的情形。關於鑽探水位如何設置，本文認為以鑽探作業與迴水循環停止後1日~1週之水位相較最為合適。最後，由於目前使用以Prof. H.B. Seed團隊發展SPT-N-based之液化評估版本眾多，本文建議可以Youd et al. 於2001年ASCE期刊所發表者為主要版本；因其內容彙整1996NCEER與1998NCEER/NSF Workshops 21位與會國際土壤液化專家學者之共識結論、普遍公認度較高。若能以相同版本進行評估，則土壤液化分析結果一致性較能確保。

英文摘要

This article addresses the issue and potential influences of misassignment of groundwater table in the analysis of soil liquefaction. The groundwater table(GWT0)during subsurface exploration for evaluation of cyclic resistance ratio (CRR) is often mistakenly assumed to be the same as the groundwater table (GWT) for computing cyclic stress ratio (CSR) due to seismic shaking. This wrong assumption would lead to erroneous liquefaction analysis results. If the assigned GWT0 is higher than the actual location, then the CRR and the associated factor of safety (FL) would be overpredicted. Alternatively, if the assigned GWT0 is lower than the actual location, then the CRR and FL would be underestimated. If the groundwater table during exploration for evaluation of CRR is assumed to be the same as the groundwater table for computing the cyclic stress ratio (i.e., GWT0=GWT), the variation in the groundwater tables would lead to changes of CRR and CSR in the same direction. However, as the amount of changes in CRR and CSR would be different, the computed factor of safety against liquefaction (FL=CRR/CSR) may increase or decrease. For example, an increase in the groundwater table would likely cause an increase in the computed factor of safety. The authors suggest the GWT0 to be taken as the groundwater table measured between 1 day and 1 week after the end of exploration or drilling fluid circulation. In addition, the authors recommend the use of Youd et al. (2001) liquefaction analysis procedure as it represents the consensus of 21 international experts in soil liquefaction who participated in the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops.

作者

林冠瑋、洪 瀞

摘要

地球物理的研究早已發現，地震儀會 記錄鄰近山崩發生時所產生的地表振動(Kanamori et al., 1982; Suriñach et al., 2005)。山崩所產生的地動訊號大多具有以下特徵：1. 無明顯P波及S波的區分；2. 波形呈「雪茄型」；3. 時頻圖中山崩振動訊號的高能量區塊呈「三角型」(圖一)。山崩振動訊號在時間域上的波形特徵，以及頻率域上的能量分布狀態，便是將山崩訊號從連續的地震儀紀錄中分離出來的關鍵。以往在進行山崩的地動訊號辨識都是仰賴人工判釋，不僅曠日廢時，分析結果也會受到個人主觀判斷影響。

作者

王怡仁、崔澎生、賴建名、洪菁隆

摘要

本文介紹榮獲公共工程優質獎、卓越獎與金質獎之臺北捷運環狀線CF640區段標大坪林站(Y6，以下簡稱Y6站)，內容包含車站建築規劃、設計理念實現、工程特性說明及價值與風險管理技術的運用等。

作者

林三賢

摘要

綜觀近幾十年來國內大地工程領域之專業人士，於媒體曝光率最高者當非歐晉德博士(以下以歐博士或歐先生稱之)莫屬。若票選大地工程界最受歡迎、最佳人緣獎，歐博士若不是第一名，也絕對是名列前茅。歐博士歷經國內經濟建設發展的黃金時代，從事過國內、外包含十大建設各大計畫、第二高速公路、高速鐵路、鐵路地下化、摩天大樓、水庫等等工程，經歷產、官、學、研各項職務，細數國內地工人士，有如此豐富的閱歷及經歷者，應是屈指可數。訪問過歐博士的報章雜誌、單位或團體，其次數之多已不可考，歐先生的各種作為也廣為流傳且為大家津津樂道，但，今天不同，他回到他一手創立的地工技術研究發展基金會(以下簡稱基金會)娘家，所談得是他的摯愛-大地工程。

作者

何樹根

摘要

臺灣的建築歷史上曾經出現過世界第一的高樓，可以證實臺灣的建築實力。由日治以來臺灣曾經是日本殖民地的建築實驗場，當時最高的臺灣總督府，塔高60m 保持了將近50年的臺灣第一，直到1970 年代臺灣的經濟開始起飛後，大樓的高度不斷被刷新，但當台北101 擠身世界第一，經濟發展開始遲緩，世界第一很快被取代了，臺灣也沒有再造更高的大樓。那些曾經在臺灣稱霸高度的建築，其使用之基礎及開挖工法也各有特色，本文搜集了臺灣歷史(實為日治以來)上曾經是第一高樓的基礎及其開挖工法作為大地工程史之一小篇章(由於部份大樓年代久遠，取得資料不易，因而部份大樓數據由已有的圖面推估或暫時從缺，待未來有機會取得時再補充，已有資料難免會有錯誤也歡迎指正)。