李錫堤 林銘郎 吳禮浩 鄭俊昇
國立中央大學應用地質研究所

洪如江
台灣大學土木工程研究所

林銘郎 李錫堤
國立中央大學應用地質研究所

                               摘  要

    作者等人及相關工作人員最近曾有機會深入到草嶺崩塌地的內部及清水溪河床，觀察崩

積物及其下部未受擾動岩盤的狀況，並測繪崩山區比例尺為一萬分之一的地質圖供進一步分

析之用。這些觀察、測繪及其它相關的調查結果，對於歷次大崩山的滑動範圍、滑動面的推

定及進一步崩滑可能性的評估，頗有幫助。

    調查及分析結果顯示：(１)民國30年及31年草嶺大崩山的滑動面在斷魂谷以上的部份被

推斷為順沿卓蘭層內部砂頁岩互層滑動，斷魂谷以下順沿錦水頁岩頂部滑動。大崩山區的西

側界線呈直線狀，可能係受構造控制。(２)民國68年草嶺大崩山的滑動面被推斷為略成階梯

狀；上半部係順沿錦水頁岩內部層面滑動，其滑動面距離頁岩頂部之鉛直距離超過20公尺；

崩塌下半部之滑動面向下加深，至接近坡腳處，大致順沿錦水頁岩底部滑動。(３)從民國40

年草嶺潭潰決到民國68年再崩，短短28年間，此處的清水溪河床共刷深了約一百公尺，平均

每年約向下刷深約3.6 公尺。目前清水溪河床已侵蝕深入大窩砂岩的頂部，下切之勢已稍緩

和，但該區河床坡度仍大，水流湍急，仍有繼續向下刷深而影響山坡穩定之虞，值得注意。

                          一、引  言

    草嶺大崩山的問題由來已久，過去數十年來一直困擾著清水溪的水資源規劃工作。作者

等人及相關研究人員有機會再度參與最近的水資源規劃工作，受託按工程規劃階段性需求，

對草嶺大崩山區的山坡穩定性及未來可能的發展做一評估，以做為工程規劃上採取對策的依

據。

    為達成目的，我們首先須確立區域地質構造及崩滑體的幾合形狀，並瞭解相關環境因素

。然後，選擇適當的位置，採取具有代表性的樣品，供作力學性質試驗及山坡穩定性分析之

用。本文針對地質方面的工作成果，尤其是歷次大崩山滑動面的觀察與研判結果，提出報告

。力學試驗及穩定分析方面的成果，請參閱本研討會論文集中林銘郎等人的論文。


                       二、歷年的大崩山活動

　　草嶺歷次大崩山的記載散見於地方烈震報告及一些學者專家的事後調查與訪問記錄（徐

世大，1951；洪如江，1980；黃鑑水等人，1983；Hsu and Leung，1977)，根據這些文獻的

記載，可資查考之草嶺大崩山共有三次，有關各次崩塌之經過與受災情形可歸納如表1 ，並

說明如次：

(1) 第一次崩塌（民國前五十年六月六日）

    根據民國三十一年三月三十日台灣氣象台出版之嘉義地方烈震報告，草嶺堀圣山在同治

元年五月初九日（民國前五十年即西元一八六二年六月六日）之大地震時發生崩山，留下一

條斷層，崩塌岩屑堵塞河道，形成天然壩，壩高無記載。該壩於民國前十四年（一八九八年

）潰決，潰決原因亦無記載，此次地震規模不悉，惟根據徐明同(1981)之估計約在６至７之

間。

    民國前五十年崩塌所留下的崩崖明示於民國十六年由日人陸地測量部所繪製之比例尺五

萬分之一的地形圖上，圖上標明之崩崖位於標高750 至770 公尺處。

    在民國十六年出版之地形圖上，清水溪河道在崩塌區之位置為向西之直流，顯示與目前

之位置有別，河床標高為390 公尺。

(2) 第二次崩塌（民國三十年十二月十七日；民國三十一年八月十日）

    依據嘉義地方烈震報告，民國三十年十二月十七日清晨四時二十分，全台灣皆感受到強

烈地震。當時的地震規模為7.1 ，震央在嘉義東南方約10公里處的中埔附近，震源深約10公

里。本次地震引發之山崩甚多，其中規模最大者即是草嶺大崩山。地震時草嶺窟圣山東嶺之

西南面發生崩塌，岩層滑落堵塞河道形成高約70公尺之天然壩，原居住在堀圣山山坡上之一

戶人家，一家四口連房子一起隨山坡滑移至對岸到交山上，其中一人驚慌奔出而遭壓斃，其

餘三人留在傾倒之房屋內幸免於難。次年八月十月因連日豪雨，堀圣山受到雨水之浸潤，東

嶺之西南面再度發生更大規模之崩塌，崩落之岩屑將原有之天然壩堆高至170 公尺，至民國

三十一年十月二十三日，堰湖盈滿，其容量為1.2億立方公尺，此即為聞名之「草嶺潭」。其

後日人在天然壩上興築溢流道､護牆及跌水工。台灣光復後水利局曾積極籌劃加強天然壩，

惜於民國四十年五月中旬連日豪雨，五月十八日潭水水位驟增，巨大洪流之水面超出溢流口

達 4公尺，晨五時溢流口下游發現裂縫，七時三十分天然壩開始潰決，洪水波直向下游奔騰

而下，水位高出濁水溪縱貫鐵路橋並使濁水溪南岸堤防決口，造成巨災。

(3) 第三次崩塌(民國六十八年八月十四日)

    依據台灣省水利局草嶺崩山記之敘述，民國六十八年八月十四日凌晨，右岸舊崩塌積土

開始小規模之崩落，崩落岩屑堆積於舊草嶺天然壩遺址上。八月十五日發生豪雨，右岸岩層

大量崩落，完全堆積河道中，再度形成天然壩，壩體積約 5,000,000立方公尺，高約90公尺

，頂部長約 110公尺，寬約 100公尺，蓄水量約40,000,000立方公尺。

    山崩時並未發生響聲或搖動，故確實時刻不詳，可能在十五日早晨六時左右。山崩發生

後，當地居民即以電話通知草嶺村長，由村長向外報告。

    民國六十八年八月二十三日，中度颱風〞茱迪〞接近本省，中南部發生豪雨，堰塞湖水

位上升，至二十三日三時，水位超過天然壩頂最低標高525.75公尺，而開始溢流，終於在二

十四日上午十一時三十分間潰決。由於洪水沖擊，下游之桶頭橋､瑞草橋及若干道路均告沖

壞，所幸政府於八月五日崩山後即全面警戒，日夜防範，疏通居民，同時天然水庫容量有限

，故未釀成巨災。

                 三、崩山區地質調查及滑動面的認定

3.1 調查經過

    由中央大學老師及研究生所組成的地質調查隊，於民國82年 7月中旬及12月上旬分兩次

前往草嶺地區進行野外調查工作，全部工作天數共達 145人天。第一次野外調查工作，主要

為收集基本地質資料及採取土壤與岩石樣品供作試驗之用。待室內試驗、分析及地質製圖將

近完成前，再赴現場工作。第二次野外調查工作主要在對分析及製圖後產生的疑問做野外查

證及做進一步的資料收集工作。

    在野外工作上，本研究的首要工作在對草嶺大崩山區的地層與構造做進一步的測繪工作

，以提供基本資料供山坡穩定分析之用。在其間最重要的工作項目包括：(1) 錦水頁岩層的

分佈，(2) 崩塌區內及崩塌區上方層面的傾斜角度，(3) 滑動面的野外觀察及作圖。為達到

五千分之一地質圖的精度要求，在地質調查過程中，我們特別要求野外定點的精確度。在實

際作業中，調查人員係以實做五千分之一路線圖的方式，來確保採樣點及層面與節理測量址

的定點不致有太大的誤差。

    在進行野外調查之前，同時進行下列四項室內研究工作：

(1) 文獻研究：包括：地層、構造及崩山相關資料研究。

(2) 遙測影像判釋：包括：民國61年及77年的陸地衛星影像，民國79年的史波特衛星影像及

    民國70年由農委會出版的側視雷達影像。由於衛星影像比例尺較小的關係，所以這些資

    料僅可用來判釋較大區域性的地質構造。

(3) 航空照片判釋：包括：民國68年崩塌後，天然壩潰決前的照片及民國69年天然壩潰決後

    的照片。民國68年的航空照片比例尺約為一萬分之一，民國69年的航空照片比例尺則約

    為三萬五千分之一。民國68年的航空照片拍攝於 8月19日，恰為當年大崩山發生的 5天

    後，且照片的比例尺較大，在照片上可以清楚地看到崩塌的範圍及崩塌內部之詳細情形

    ，故非常適合於山崩的研究。

(4) 地形分析：利用即有40公尺網格數值地形資料進行包括：坡度、坡向及水系等分析，並

    進行日照度影像合成暨三度空間視覺模擬，供輔助影像判釋之用。

3.2 調查成果

(1) 地質圖測繪

    野外地質測繪工作係以本調查區域現有地形基本圖中最大比例尺為一萬分之一者，做為

地形底圖。將所有調查成果資料均整理於一萬分之一地形底圖上，供做進一步分析、研判及

製圖之用。地質圖繪圖係採用國內現有40公尺網格數值地形繪製等高線，並所有資料均經數

化後，按類別分別存檔，最後再做疊圖後由HP DesignJet 650C 繪圖機繪出。經簡化及縮小

後的草嶺大崩山區地質圖如圖1。

(2) 草嶺大崩山滑動面的野外觀察

    民國30年及31年第二次草嶺大崩山滑動的可能位置觀察結果如下：

    地點一：清水溪河床。到交山上部為崩積物質，此崩積物質位於滑動面以上無疑。崩積

            物以下為非常完整的岩盤，沒有受到擾動。滑動面應位於崩積物與岩盤的交界

            面。露頭亦顯示滑動面大致順著層面。

    地點二：民國68年崩崖。崩崖上部為砂岩層，該砂岩節理張開，縫隙甚大，顯然受過擾

            動。崩崖下部為頁岩層，岩盤非常完整，沒有受到擾動的跡象。滑動面應位於

            砂岩層與頁岩層的交界面。砂岩層最下部，交界面的上方有一層約3 公尺厚砂

            岩的節理面已明顯地受到地下水鏽染，此表示當初滑動的發生不無受到地下水

            滲流及換質作用的影響。

    地點三：民國68年崩崖下方山溝露頭。68年崩崖下方山溝普遍有原地未受擾動的頁岩露

            出，表示滑動面尚位於此等露頭之上。

    地點四：斷魂谷及斷魂谷上方岩板。斷魂谷上方岩板，岩盤非常完整，節理非常少，且

            沒有任何開裂現象，顯然未受到崩塌作用的擾動。露頭觀察顯示岩板上有一層

            砂頁薄互層。滑動面極有可能位於此砂頁岩薄互層之內。

    民國68年第三次草嶺大崩山滑動面的可能位置觀察結果如下：

    地點一：清水溪河床。清水溪河床目前已切穿錦水頁岩，而深入到了大窩砂岩的頂部。

            崩塌地坡腳，可以普遍看到崩積物堆積在未受擾動的砂岩層上方，故滑動面應

            位於此砂岩層以上，最可能的位置即為砂岩層與頁岩層的交界面。

    地點二：民國68年崩崖及下方山溝。此崩崖係民國68年崩塌所造成的，故滑動面是由此

            向下延伸無疑。崩崖下方山溝目前普遍露出未受擾動的頁岩層，故民國68年的

            滑動面必然在此未受擾動的頁岩層之上。崩崖下方山溝的下游段岩盤露頭有一

            個階。這一個階研判亦是滑動面上的一個階。

(3) 地層的傾斜角度的分佈

    控制本區山崩活動的滑動面大致依循地層層面，故其傾斜角度的變化對於山坡穩定性的

評估至關重要。由野外露頭上以傾斜儀測量的資料顯示，崩塌區內地層傾角大致為11度13度

，最大達15度，統計分析結果顯示其優勢位態為傾斜12度。大崩崖上方地層傾角大致仍在12

度至15度之間，與崩塌區內無大區別。堀圣山頂部大區別。堀圣山頂部砂岩層相對於崩塌區

而言，是處於虛懸狀態，其未在大崩山活動時下滑與地層的傾斜角度變化無關。

(4) 錦水頁岩層的分佈

    因為本區主要山崩活動的滑動面是在錦水頁水頁岩層內部，故其在全區的分佈情形對於

山坡穩定性評估亦極為重要。根據本次野外調查及製圖結果顯示，錦水頁岩的分佈範圍大致

與前人之研究結果並無太大差別。主要的不同點在於：(a) 本研究係以一萬分之一的比例尺

製圖，故精確度較高，(b) 崩塌地下方清水溪河床中錦水頁岩層的發現。

(5) 可能的破碎帶

    大崩山區的西側界線呈直線狀，且可與清水溪南岸同方向的線型相接，又在堀圣山西側

鞍部的呈現破碎的岩盤，故可能是個貫穿大崩山西側的一條破碎帶。這個破碎帶的存在對於

山坡穩定性稍微不利，因為它減輕了崩移體來自西側山壁的限制，而較有利於滑動。民國68

年的崩崖略呈直線狀，但野外調查除發現同一走向的節理組外，並未有破碎帶發現。石鰻坑

溪線型表現較為明顯，可能與活構造相關，但因不延伸進入崩塌區或崩塌危險區，故對於崩

山活動尚無直接之影響。除上述之外，本研究區內尚未發現有主要線型可延伸進入大崩山區

者。

(6) 節理系

    崩山區範圍內節理主要有兩組，一組呈近乎南北向另一組呈東北東－西南西至近乎東西

向，次要節理另有兩組，一組呈東北－西南走向，另一組呈西北西－東南東走向。這些節理

控制了歷年崩山之崩崖及斷魂谷之走向，並提供了岩層塊體滑移的分離面，各節理在各地點

的優勢位態詳見表1。

(7) 地下水狀況

    崩山區內，在斷魂谷以下，各侵蝕溝的高程大致已達該地區的地下水位面，致在乾季時

溝中仍有較豐富的水量。在斷魂谷以上，各侵蝕溝中雖亦有少量流水，但經評估結果瞭解，

並未達到真正的地下水位，洪如江(1981)深達 120公尺的鑽孔可以證明大崩崖上方的地下水

位在距地表 120公尺深度以下，由此可見堀圣山頂部呈虛懸狀態的砂岩層之所以尚能保持穩

定應與該區地下水位較深有關。

3.3 滑動面的認定

(1) 民國30年及31年草嶺大崩山的滑動面

    根據野外的觀察結果，此區在斷魂谷以上現存的岩盤被認為是沒有動過的，滑動面應在

該處呈現的砂岩岩面之上，而極可能位於其直上的砂頁岩薄互層之內。斷魂谷以下，滑動面

大致位於錦水頁岩的頂部。此一推論的主要依據包括：(a) 斷魂谷南側的砂岩層是動過的，

而砂岩層以下的錦水頁岩上部地層則沒有動過，(b) 清水溪河床處顯示錦水頁岩沒有受擾動

，該處滑動面還在頁岩露頭之上。（見圖2A）。

(2) 民國68年草嶺大崩山的滑動面

    崩山發生當時的觀察顯示，主要滑動面係在錦水頁岩內部。本次調查當時尚可在崩崖下

部看到頁岩露出厚度達10至20公尺，顯示滑動面在錦水頁岩頂部下的鉛直距離超過20公尺。

在崩崖下方河溝中觀察到的原狀頁岩岩盤顯示，崩山滑動未包括此部份頁岩。但在清水溪河

床的觀察顯示，錦水頁岩下部包括在滑動的範圍內，而河床中露出的大窩砂岩頂部地層則未

受到擾動，故滑動面應在此砂岩層以上，最可能的位置即在錦水頁岩底部，整個滑動面推估

略成階梯狀。（見圖2B）。

                              四、結  論

(1) 民國30年及31年草嶺大崩山的滑動面在：斷魂谷以上之部份推斷為順沿卓蘭層內部砂頁

    岩互層滑動，而斷魂谷以下順沿錦水頁岩頂部滑動。

(2) 民國68年草嶺大崩山的滑動面經推斷略成階梯狀：上半部係順沿錦水頁岩內部層面滑動

    ，其滑動面距離頁岩頂部之鉛直距離超過20公尺。而崩塌下半部之滑動面向下加深，至

    近坡腳處則大致順沿錦水頁岩底部滑動。

(3) 經弱面分析結果，大崩山區地層傾角大致為11度至13度，最大達15度，優勢位態為傾斜

    12度。大崩崖上方到堀  山之間地層傾角大致仍與崩塌區內相近。堀圣山頂部岩層在以

    往大崩山時未同時滑動，其原因並非該處地層傾斜較緩之故，而與其它因素有關。

                               誌  謝

    本文承財團法人中興工程顧問社研究建教合作計畫經費補助，張瓊文、葉寶安、林世清

、陳誠一、邱佳馨、沈建志、黃啟修、湯惠民、林炎武參與野外調查工作，在此一併申謝。

                           參  考  文  獻

中興工程顧問社(1979)  清水水庫初步規劃研究報告，第三章（地形與地質），共30頁。

中興工程顧問社(1980)  草嶺之崩移活動、擴展範圍及其對清水壩址之影響，清水水庫計畫
      可行性規劃研究，專題報告Ⅰ，共42頁。

台灣氣象臺(1942)  嘉義地方烈震報告，共227頁。

洪如江(1980)  草嶺大崩山之探討，工程環境會刊，第一期，第29-39頁。

洪如江(1981)  草嶺崩塌地之初步調查，岩石力學試驗與穩定分析，行政院農業委員會，69
      農建-5.1-源-46(甲)。

洪如江(1982)  草嶺崩塌地工程地質之調查，岩石力學試驗報告，行政院農業委員會，71農
      建-1.3-源-12(3)。

徐世大(1951) 談草嶺潭。臺大土木創刊號，臺大土木工程學會編印。

張森源、李錫堤(1989)  草嶺地區之地質與崩山，中興工程，第十九期，第27-43頁。

黃鑑水、何信昌及劉桓吉(1983)  台灣中部草嶺地區之地質與山崩，經濟部中央地質調查所
      彙刊，第二號，第95-111頁。

Hsu,T.L. & Leung,H.P. (1977)  Mass Movements in the Tsaoling Area, Yunlinhsien,
      Taiwan. Proc. Geol. Soci. China, No. 20, pp.114-118.



※本文摘自1994岩盤工程研討會，P.459-467.
  

                                      摘要

    草嶺崩塌地，在民國前50年、民國30、31年以及民國68年發生大規模順向坡坍方。本研

究採下列步驟進行研究：(1)收集已有文獻；(2)野外踏勘；(3)採取樣品；(4)進行室內試驗

；(5)反算分析；(6)對未來可能發生之坍方進行穩定分析。研究結果顯示：(1) 三次滑動的

滑動面抗剪角，經反算分析約為20度，與室內浸水試體的抗剪角接近；(2) 在常態地下水位

的情況下，未來可滑動岩塊的安全係數皆大於 1；在崖頂張裂縫存在及裂縫中滿水位的情況

下，安全係數將小於 1，不過，根據已有的資料研判，這種極端不利的狀況目前不存在。

                                    一、前言

    草嶺崩塌地曾發生多次大規模順向坡坍方，民國30年坍方的誘因是強烈地震，民國31、

68年坍方的誘因是連日豪雨。關於坍方的歷史、坍方附近地區的地形與地質、坍方範圍、坍

方規模等資料已有多位學者加以報導(Hsu and Leung,  1﹞；洪如江，﹝2﹞﹝3﹞﹝4﹞；

黃鑑水等人，﹝5﹞；張森源和李錫堤，﹝6﹞；謝豪榮和吳建興，﹝7﹞﹝8﹞﹝9﹞﹝10﹞)

，獨缺歷次坍方的反算分析和未來可能坍方的穩定分析，這兩者正是本研究的重點。

                            二、 室內物理及力學試驗

    採樣工作係於民國82年7月11-16日野外勘查時進行，共採得卓蘭層底部頁岩及砂質頁岩

､錦水頁岩上部､中部､下部岩塊狀試體各一，另以薄管取谷底附近崩積層及湖積黏土各一

。採樣位置圖參見圖 1，圖中尚包括洪﹝7﹞BH-1､BH-2 鑽孔位置。採樣岩塊層位粗估之示

意圖參見圖 2。

2.1 一般物性試驗

    包括乾濕密度､含水比､比重､阿太堡限度及顆粒分析等，結果如表 1、表 2、表 3。

2.2 消散耐久試驗

    求岩石的消散耐久指數(Id1為一次乾濕循環所求得，Id2為二次乾濕循環所求得)，作為

岩石抗乾濕循環風化作用能力的指標，結果如表 4。

2.3 直接剪力試驗

    求取岩石弱面之尖峰強度及殘餘強度，結果如表5。根據洪﹝4﹞岩石泡水後剪力強度降

低，未泡水岩石不足以反應其行為，故試體都先泡水再剪，部份試體並量測其自由回脹應變

。試體準備切磨的過程中，可明顯發淚，卓蘭層的頁岩較易切易磨且顆粒較細，黏土較多，

實驗結果也顯示，卓蘭層的頁岩較其它岩石強度弱，剪動後之破裂面也較平滑。

2.4 綜合分析

   (1) 洪﹝2﹞指出錦水頁岩之質地近於泥岩。本研究顆粒分析結果和岩石礦物薄片均勻數

       點結果( 李等人，﹝11﹞)顯示，頁岩(錦水頁岩、卓蘭層頁岩)中的細顆粒含量雖多

      ，但大部份是石英顆粒(35﹪至67﹪)，證實洪之觀點。

   (2) 頁岩中黏土礦物之 X-ray 分析結果顯示，岩石中膨潤石相對含量微乎其微；自由回

       脹試驗亦顯示，吸水回脹量很小 (0.25﹪)，這些結果說明岩石未含高膨脹性黏土，

       因此回脹性的問題可以不予考慮。

   (3) 將消散耐久試驗結果繪於耐久與塑性分類圖(圖3)，顯示錦水頁岩中部、下部及卓蘭

       層頁岩屬於低塑性指數、低耐久指數之岩石。

   (4) 直接剪力試驗結果顯示，卓蘭層中的頁岩較錦水頁岩弱， 這是前人研究中所未曾注

       意到的。五個樣品中以卓蘭頁岩(φr=21°)和錦水頁岩中(φr=24°)最弱。

   (5) 洪﹝3﹞於草嶺崩塌地之初步調查中曾辦理鑽探二孔BH-1、BH-2(每孔深60米)，將其

       資料與本研究之資料彙整於圖 4。圖上鑽探之岩心品質指標RQD值及漏水記錄顯示，

       在錦水頁岩中部有一明顯弱帶 ，且此處頁岩試體的強度､消散耐久指數及黏土質含

       量 ，均顯示此處岩石強度弱且抗風化能力相當差。加上錦水頁岩中部採樣地點當地

       岩層狀況顯示，在採樣點上約有10 米高之未滑動岩層出露，因此推判民國68年崩塌

       之滑動面約在錦水頁岩頂部以下約40米處，即圖 4 箭頭所指處。

                                三、坍方反算分析

    自然邊坡之穩定分析，受到材料變異性、代表性及規模效應等不易掌握因素的影響，側

重於已知坍方之反算分析，由反算所得岩體的強度資料被蓋為比實驗室所得者更具代表性。

3.1 剖面之選取

    由區域地質製圖結果得知，坍方範圍內具代表性區域地層走向為N48W 傾角 10WS，因為

岩層之真傾角為最大傾角，傾向為順向坡滑動之最可能運動方向，故剖面線方向取為平行傾

向之方向(圖 1)。

3.2 坍滑前後之地形及地形剖面對比

    將張和李﹝6﹞草嶺地區民國16年之五萬分之一地形圖、Hsu和Leung﹝1﹞民國66年左右

之地形圖放大為一萬分之一的地形圖以及民國71年一萬分之一的地形圖，經以補篠、草嶺、

倒交山、兩側安定山脊等地形控置點修正，切取坍方地形剖面圖，疊合簡化後得圖 5，圖 5

可用於民國30、31、68年等三次坍方的滑動面位置推估、坍方量推估以及未來可能坍方量推

估。

3.3 滑動面的選取

    根據坍方歷史、歷年地形剖面圖、洪﹝2﹞之鑽孔資料、採樣試驗結果及現地踏勘， 綜

合研判民國30、31、68年三次坍方的滑動面，分別位於錦水頁岩與卓蘭層之邊界、卓蘭層底

部之頁岩層(由錦水頁岩頂部往上約50公尺)、及錦水頁岩中段偏上( 由卓蘭層底部往下約40

公尺處)。依層位高分別定義為滑動面 2、滑動面 1、及滑動面 3 。調查與研判的詳細情形

，請參考李等人﹝12﹞。

3.4 常態地下水位之決定

    由洪﹝3﹞BH-1、BH-2鑽孔中的地下水位資料及謝和吳﹝9﹞第二試驗區鑽孔之地下水位

資料，推估分析剖面中常態地下水面如圖5所示。

3.5 歷次坍方規模分析

    整理前人研究中有關坍方規模之資料如表 6，表中已加入由本研究所估算之坍方資料。

3.6 民國30年坍方之反算

    順向坡滑動之分析方法，可參考 Hoek&Bray﹝13﹞之"Rock Slope Engineering"，民國

30年之坍方主要是由於強烈地震所引起，滑動面位於錦水頁岩及卓蘭層邊界(滑動面 2)，根

據張和李﹝6﹞推估該地震在崩山區引起之最大地面加速度在0.18g以上。忽略地下水的影響

，取C=0，Ψp=10°(真傾角)，進行擬靜態地震作用下邊坡安定分析(地震力以擬靜態水平加

速度a 作用於坍滑岩體重心) 。當a=0.18g、F.S.=1.0 時，反算得岩石滑動面 2之抗剪角φ

約等於20度。

3.7 民國31年坍方之反算

    民國31年之坍方主要是由於連日豪雨所引起，滑動面在卓蘭層的頁岩中(滑動面 1)，取

C=0，Ψp=10°，反算得卓蘭層頁岩中滑動面 1之抗剪角φ約等於20度。

3.8 民國68年坍方之反算

    民國68年之坍方主要是由於連日豪雨所引起，滑動面在錦水頁岩中(滑動面3)，取C=0、

Ψp=10°，反算得錦水頁岩中滑動面 3的抗剪角φ約等於20度。

                                四、邊坡應力分析

    本研究利用二維有限差分法程式FLAC分析坍方邊坡之應力場，用以推求邊坡內之張力區

及破壞起始臨界部位，分別針對民國16年、民國30年坍滑後、民國31年坍滑後及民國68年坍

滑後之地形剖面進行彈塑性應力分析，材料強度遵循莫耳-庫倫破壞準則。根據洪﹝4﹞，選

用材料參數如下，卓蘭層岩石：密度等於2430 Kg/m3，剪力模數等於2.64 GPa，統體體積模

數等於12.4 GPa，抗剪角等於33度，凝聚力等於1.2 MPa，抗張強度等於0.6 MPa；錦水頁岩

：密度等於2660 Kg/m3，剪力模數等於7.19 GPa，統體體積模數等於12.4 GPa，抗剪角等於

33度，凝聚力等於0.32 MPa，抗張強度等於0.16 MPa。民國16年剖面分析結果顯示，於民國

前50年舊崩崖下方有局部安全係數較小區域存在；民國30年之剖面分析顯示，31年坍方之崩

崖附近之安全係數偏小；民國16、30、31、68年之剖面皆顯示最高段崩崖以上、在高程1050

公尺到1100公尺的岩體內部有微張力區存在(圖 5)，此部位之野外露頭為一茶園，在微張力

區範圍內之節理開口較其上及其下部位顯著。

                          五、 可能再度滑移之正算分析

5.1 各種塊體之穩定分析

    由民國30、31、68年坍方反算分析得知：(1) 滑動面有三，三個滑動面反算所得之抗剪

角(φ)皆在20度左右；(2) 未來崩崖的位置：坍崖最可能發生的位置在舊崖下方、微張力區

及坡面安全係數局部低區，故未來崩崖可能位於目前最高段崩崖以下以及目前標高1170公尺

左右崖頂微張力區附近；(3) 環境因子：曾經引發坍方的誘因有連日豪雨及地震，因此正算

分析採a=0g、a=0.18g、Zw=0、常態水位、Z共六種組合進行分析。Zw=0，a=0g代表最大安全

狀態；Zw=常態水位、a=0g代表最可能之淚況；Zw=常態水位、a=0.18g代表突發a=0.18g強震

之狀態；Zw=Z，a=0g代表連續暴雨後之狀態；Zw=0，a=0.18g 為乾季遇強震之狀態；Zw=Z、

a=0.18g 則是最惡劣的條件下的情況。由兩個崩崖位置配合三個滑動傾角(Ψp=10，13，15

。)、三個滑動面，共15種可滑動塊體，分別計算其在六種環境狀況下的安全係數。 分析結

果顯示，在常態地下水位、a=0g的情況下各種坍滑體皆處於安定狀態，詳細分析結果請參考

李等人﹝11﹞。

5.2 穩定分析綜合評估

    5.2.1 由於計算的假設條件為崖頂張裂縫必然存在，而且延伸至滑動面。由邊坡應力場

          的分析結果知崖頂部位的確有微張力存在，但是其深度範圍僅於錦水頁岩以上的

          卓蘭層中，因此崖頂張裂縫如果存在，最大可能深度應止於錦水頁岩頂部即滑動

          面 2不致穿過錦水頁岩達滑動面 3，所以沿滑動面 3的滑動塊體實際上可能不存

          在。

    5.2.2 民國30年坍方後，滑動面 1和 2皆已出露，民31年之滑移沿滑動面 1而未沿 2，

          其主要原因是卓蘭層底部頁岩較錦水頁岩弱。

    5.2.3 在民國68年連續豪雨引致坍方時，滑動面 1和滑動面 2皆已被砍稞而出露，如果

          當時的Zw=Z 的話，安全係數已小於1。事實上滑移並未發生，顯示計算中有些假

          設條件可能與淚地情況不符，推論其原因：(1) 由崖頂淚地踏勘資料顯示，崖頂

          雖有小的開口節理，但其跡長幾乎都在 5公尺以下，其深度不可能達到假設張裂

          縫之深度(分別是255公尺和300公尺)，分析中假設存在的張裂縫並未沿伸至滑動

          面 1和 2；(2) 當時雖連續豪雨且張裂縫存在，張裂縫中地下水面仍小於臨界值
          。

                             六、可能再度滑移的規模

6.1 由幾何上判斷可能再度滑移的最大規模

    根據民國71年一萬分之一的地形圖，在坍滑區的中央、右側及左側，選取三個剖面，分

別計算沿滑動面 1、2、3發生滑動所產生之坍滑面積，表示如表 7，將表中平均之坍滑面積

乘以滑動岩體寬度， 即得滑動之體積。黃等人﹝5﹞曾估算仍有四億立方公尺以上的岩體可

能會陸續崩瀉，與本研究沿著滑動面 3滑動所算得之坍方體積相當。

6.2 合理的滑移規模

    由上節所推估者，未考墦崩崖和張裂縫位置，僅是幾何學上可能發生的滑移規模，佐以

穩定分析的結果，可以瞭解：未來可能的大規模滑移，崩崖應侷限於崩崖 B(圖 5)，不致於

包括整山頭；滑動面侷限於滑動面 1或 2，不致於下伸至滑動面 3。計算這兩個坍滑體未來

可能的崩塌體積，結果示於表 8，顯示其坍方量分別約 1億立方公尺及 1億 5千立方公尺。

6.3 崖錐堆積和老堆積物再滑移的坍方量

    針對68年坍方估計而得之坍方量為 2千6百萬立方公尺，洪﹝2﹞由天然埧體積估計而得

的量約為 5百萬立方公尺，因此殘留在邊坡上的老崩積物當不致超過 2千萬立方公尺，斷魂

谷以上至最高斷崖以下的崖錐堆積經估算約在 3千萬立方公尺左右，兩者合計約 5千萬立方

公尺。

                                    七、結論

7.1 錦水頁岩與卓蘭層頁岩浸水軟化的淚象，經本次調查取得民國31年滑動面附近的卓蘭層

    頁岩樣品，經泡水直剪試驗，其強度比錦水頁岩略低。錦水頁岩殘餘抗剪角約24度，而

    卓蘭層頁岩之尖峰及殘餘抗剪角約22度而已。

7.2 穩定性分析結果顯示，在常態地下水位情況下，各種岩體組合之安全係數皆大於 1。在

    斷魂谷以上另有兩種可能滑動的岩塊存在，第一種岩塊是沿卓蘭層中的砂頁岩互層滑動

    ，第二種岩塊是沿錦水頁岩頂部滑動。大崩崖頂部若有足夠深的張裂縫出淚，則這兩種

    岩塊即不穩定。在民國68年連續豪雨的情況下，崖頂岩體並未發生大規模坍方，所以當

    時的狀況可能是崩崖頂部尚未有足夠深的張裂縫發展。或即使有張裂縫，則可能是地下

    水位不夠高。此有待裝設監測系統才可能提供更進一步的訊息。

7.3 前述穩定分析的結果係根據有限的資料所能獲得的推算，其可靠性仍大部份受頁岩的實

    際剪力強度及淚場地下水位影響。進一步的調查研究工作必須再於不同地點採更多且更

    完整的頁岩樣品辦理三軸試驗，以獲取更可靠的剪力強度參數。同時，必須在崩塌區內

    部及大崩崖上方鑽探深孔，測量地下水位的變化，並在崖頂張裂縫處加裝觀測樁，並以

    伸張儀定期測量樁點的變位量，以供進一步評估山坡穩定性及後續預警之用。


                                  八、參考文獻

﹝1﹞Hsu, T.L.& Leung, H.P.(1977) Mass Movements in the Tsaoling Area, Yunlinhs-

     ien, Taiwan. Proc. Geol. Soci. China, No. 20, pp.114-118.

﹝2﹞洪如江(1980) 草嶺大崩山之探討，工程環境會刊，第一期，第29─39頁。

﹝3﹞洪如江(1981) 草嶺崩塌地之初步調查，岩石力學試驗與穩定分析，行政院農業委員會

     ，69農建─5.1─源─46(甲)。

﹝4﹞洪如江(1982) 草嶺崩塌地工程地質之調查，岩石力學試驗報告，行政院農業委員會，

     71農建－1.3－源－12(3)。

﹝5﹞黃鑑水、何信昌及劉桓吉(1983) 台灣中部草嶺地區之地質與山崩，經濟部中央地質調

     查所彙刊，第二號，第95-111頁。

﹝6﹞張森源、李錫堤(1989) 草嶺地區之地質與崩山，中興工程，第十九期，第27-43頁。

﹝7﹞謝豪榮、吳建興(1988) 地滑地之調查與分析方法之研究(一)，行政院國家科學委員會

     ，防災科技研究報告77-39號。

﹝8﹞謝豪榮、吳建興(1990) 地滑地之調查與分析方法之研究(二)，行政院國家科學委員會

     ，防災科技研究報告78-48號。

﹝9﹞謝豪榮、吳建興(1991) 地滑地之調查與分析方法之研究(三)，行政院國家科學委員會

     ，防災科技研究報告79-33號。

﹝10﹞謝豪榮、吳建興 (1992) 地滑地之調查與分析方法之研究(四)，行政院國家科學委員

      會，防災科技研究報告80-48號。

﹝11﹞李錫堤、洪如江、林銘郎、蔡龍珆 (1993) 草嶺崩塌地工程地質調查與穩定性評估，

      中興工程顧問社，專題研究報告。

﹝12﹞李錫堤、吳禮浩、鄭俊昇(1994)草嶺大崩山區的地質調查及歷次大崩山滑動面的決定
      ，1994 岩盤工程研討會。

﹝13﹞Hoek, E. & Bray, J.W.(1977) Rock Slope Engineering, IMM, London.

符號說明：

       a：擬靜態水平加速渡； c：凝聚力； cp：尖峰凝聚力； Id：消散耐久指數；

      Zw：張裂縫中水位深；   Z：張裂縫中滿水位深；       Ψp：坡角

      φ：抗剪角；         φp：尖峰抗剪角；             φr：殘餘抗剪角；


※本文摘自1994岩盤工程研討會，P.469-478.