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地特三等申論題 109年 [水土保持工程] 坡地穩定與崩塌地治理工程

第 一 題

📖 題組:
一、請試述下列名詞之定義與意涵(可繪圖輔助說明):(每小題5分,共25分) (一)無限邊坡(Infinite slope) (二)立管開口式水壓計(Stand open pipe piezometer) (三)地電阻成像法(Electrical resistivity imaging) (四)孔內造影(Borehole imaging) (五)土釘(Soil nailing)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

無限邊坡(Infinite slope)

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看到「無限邊坡」,應立刻聯想到其幾何特徵(長寬遠大於深度)與破壞機制(滑動面平行於坡面)。答題時需點出「邊界效應忽略」的一維受力假設,並補充其在水保實務上常運用於淺層崩塌與降雨入滲破壞之穩定性分析。

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「無限邊坡(Infinite slope)」指邊坡之縱向長度與橫向寬度遠大於其潛在滑動土層厚度之邊坡幾何模型。 特徵包含: (1) 幾何與滑動面:潛在之破壞滑動面與地表坡面互相平行。

小題 (二)

立管開口式水壓計(Stand open pipe piezometer)

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看到此題,應立即聯想到這是最傳統且基礎的地下水位/水壓監測儀器。作答時需點出其「構造原理(管底濾水段、水壓平衡)」、「物理意義(量測特定深度的孔隙水壓)」,並務必提及它在實務上的致命傷「反應時間(Time lag)較長」,藉此展現工程實務素養。

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「立管開口式水壓計」為最基本且傳統的地下水壓(水位)量測儀器,主要用於量測地層中特定深度的孔隙水壓。其特徵與意涵包含: (1) 構造與原理:將一具備透水濾段的管材埋設於鑽孔內特定深度,並於濾段上下方以皂土或水泥砂漿封填阻隔。當地層地下水滲入管內,至管內水柱壓力與該深度孔隙水壓達到平衡時,量測管內水位高度($h$)即可推算孔隙水壓($u = h \times \gamma_w$)。 (2) 優點:構造簡單、成本低廉、長期穩定性佳,且管路空間可兼作地下水質取樣之用。

小題 (三)

地電阻成像法(Electrical resistivity imaging)

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作答此題應先點出其為「非破壞性地球物理探勘技術」,核心原理在於不同地層材料(岩石、土壤、水)的「電阻率差異」。接著必須強調其在崩塌地調查中的實務貢獻,即透過二維/三維影像彌補鑽孔資料的不足,用於判釋滑動面與地下水分布。

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「地電阻成像法(Electrical resistivity imaging, ERI)」指一種非破壞性的地球物理探勘技術,透過在地表或孔內佈設電極陣列,將人工直流電或低頻交流電導入地下,並測量不同位置的電位差,藉以推算地下地質材料的視地電阻分佈影像。 其特徵包含: (1) 物理原理:利用不同地質材料的導電性差異(如堅硬岩石電阻高、含水粘土或破碎帶電阻低)來解析地表下之構造。

小題 (四)

孔內造影(Borehole imaging)

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看到「孔內造影」,應直覺聯想到它是補足傳統鑽探取岩心破碎或流失之地質調查技術。作答時需點出「光學/聲波掃描原理」,並強調其對穩定分析的核心貢獻:「獲取不連續面位態(走向/傾角)數據,以供岩坡運動學與幾何受力分析」。

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「孔內造影(Borehole imaging)」係指利用特殊攝影鏡頭或聲波探頭放入地質鑽探孔內,沿孔壁進行360度連續掃描或拍攝,並將觀測結果展開成數位平面影像的一種井下測勘技術。 其特徵與實務應用包含: (1) 儀器類型:主要分為光學孔內造影(OTV,提供真實彩色影像,但受孔內水質濁度影響)與聲波孔內造影(ATV,利用聲波反射時間與振幅成像,不受水濁度影響)。

小題 (五)

土釘(Soil nailing)

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看到「土釘」,應先想到其「加筋土」概念與「被動受力」機制。答題時需點出施工方式(由上而下分階施工、鑽孔灌漿)、力學機制(藉由土體變形激發摩擦抗拔力),以及與地錨(主動預力)的本質差異,並以文字描述輔助圖面的構成要素。

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「土釘(Soil nailing)」係指於邊坡或開挖面上,以密集且由上而下分階施工的方式,將鋼筋(或鋼管)置入孔內並注漿,藉以加固土體的一種現地加筋工法。 特徵與意涵包含: (1) 被動受力機制:土釘一般不施加預力(或僅施加極小預力使其與面版密合),必須待邊坡土體發生微小變形後,藉由釘體與周圍土體之間的握裹摩擦力來激發抗拔力,進而提供抗剪強度以維持穩定。

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