結合地電阻影像剖面法與大地工程調查方法於 八燕坑崩塌地特性之研究 國立中興大學水土保持學系碩士班 7215專題討論(三)第二次報告 結合地電阻影像剖面法與大地工程調查方法於 八燕坑崩塌地特性之研究 授課老師：陳文福 指導老師：馮正一 學生：陳奕凱 日期：20100507

簡報 大綱 緒論 1 文獻回顧 2 地電阻基本理論 3 材料與方法 4 結果與討論 5

緒論 研究動機 研究目的 地形陡峭 地質破碎 風化、侵蝕 作用強烈 集中豪雨 山坡地具有 高崩塌潛勢 人類活動 崩塌「災害」

地球物理探測，方便、快速且經濟；不易判釋 緒論 研究動機 研究目的 崩塌地 機制調查 暸解崩塌地區內之地質、破壞面深度、 破壞型態、規模與水文資料 鑽探法 大地工程調查 真實的地質、地層資料；點資訊，價格昂貴 地電阻影像 剖面法(ERT) 地球物理探測，方便、快速且經濟；不易判釋

緒論 本研究以八燕坑崩塌為例，嘗試將： 之間的相關性做進一步的了解 1.鑽探法 2.現地與室內的大地工程試驗成果 研究動機 研究目的 本研究以八燕坑崩塌為例，嘗試將： 1.鑽探法 2.現地與室內的大地工程試驗成果 3.ERT探測得之地下電學性質 之間的相關性做進一步的了解

緒論 由不同種電極排列法的結果探討適合用於本研究試區或與其相近之區位的排列法。 建構完善的崩塌地模型，分析崩塌機制與未來穩定性的發展。 研究動機 研究目的 由不同種電極排列法的結果探討適合用於本研究試區或與其相近之區位的排列法。 建構完善的崩塌地模型，分析崩塌機制與未來穩定性的發展。

文獻回顧 Ghosh(1971)應用濾波理論於正算問題大大縮短了計算所需的時間，亦能達到相當高的精確度。 ERT與大地工程資料 關聯性 正算理論 反算理論 地形修正 地質材料導電特性 Ghosh(1971)應用濾波理論於正算問題大大縮短了計算所需的時間，亦能達到相當高的精確度。 Loke(1994)修改Dey et al.(1979)提出的有限差分法法並加入Silvester et al.(1990)提出的有限元素法進行正算分析。

文獻回顧 deGroot-Hedlin et al.(1990)，Sasaki (1992)說明高斯-牛頓最小平方最佳化方式可快速收斂資料。 ERT與大地工程資料 關聯性 正算理論 反算理論 地形修正 地質材料導電特性 deGroot-Hedlin et al.(1990)，Sasaki (1992)說明高斯-牛頓最小平方最佳化方式可快速收斂資料。 Loke (2004)將反算方法以平滑束制最小平方法為基礎，並在反算的過程中利用擬牛頓法等方法做為運算過程中的偏導函數，加快了運算時間。

文獻回顧 Fox et al.在1980年提出地形效應修正方法，將具地形情況下電阻係數，去除以地表水平、半無限空間的理論視電阻係數。 ERT與大地工程資料 關聯性 正算理論 反算理論 地形修正 地質材料導電特性 Fox et al.在1980年提出地形效應修正方法，將具地形情況下電阻係數，去除以地表水平、半無限空間的理論視電阻係數。 Loke(2000) 是使用扭曲的有限元素網格，網格的表面節點可以上下調整，使他們能對應到實際地形，使地形成為網格的一部分自動納入反算模型。

文獻回顧 ERT與大地工程資料 關聯性 正算理論 反算理論 地形修正 地質材料導電特性 電流在淺層的地質材料間藉由兩種方法流動，分別為電子傳導與電解傳導。電子傳導主要透過自由電子在金屬間的流動，而電解傳導是透過地下水中離子的運動(Loke,2004)。

文獻回顧 Archie(1942)提出一經驗公式，連結了地質材料的電阻率、孔隙的組成、孔隙水份含量與孔隙水份的電阻率 ERT與大地工程資料 關聯性 正算理論 反算理論 地形修正 地質材料導電特性 Archie(1942)提出一經驗公式，連結了地質材料的電阻率、孔隙的組成、孔隙水份含量與孔隙水份的電阻率 ：孔隙水電阻率 ：飽和度 ：孔隙率 ：經驗參數

文獻回顧 Sen et al.(1988)提出由黏土所承載的砂土材料的電導度模式： ERT與大地工程資料 關聯性 正算理論 反算理論 地形修正 地質材料導電特性 Sen et al.(1988)提出由黏土所承載的砂土材料的電導度模式： ：孔隙水電導度 ：電荷密度 With ：經驗參數 ：離子交換能力 Günzel(1994) ：比重 ：黏土含量 ：粉土含量

文獻回顧 ERT與大地工程資料 關聯性 正算理論 反算理論 地形修正 地質材料導電特性 K. sudha et al(2009) 使用「橫截電阻率」(transverse resistivity)與N值進行關聯，對於m層的橫截電阻率(T)計算方式如下： ：第i層電阻率 ：第i層厚度 其結果顯示Aligarh與Jhansi兩地 N值與橫截電阻率呈線性正相關

地電阻法基本理論 ρ：視電阻率 ΔV：電位極間之電位差 I：輸入的電流強度 K：電極排列幾何因子

地電阻法基本理論 視電阻率不是地下某層真實的電阻率，而是在該電極相對位置下的綜合電阻率效應，會隨電極間距改變而改變。因此真實的地層電阻率必須經過反算分析獲得。 反算基本策略是在反算結果並非只有唯一解之下，比對經由反應函數計算的電阻率值和量測電阻率值，計算其最小均方根誤差(root-mean-square)；改變模型，重複疊代計算，獲得收斂值得到最佳化解

地電阻法基本理論 1.適合探測水平結構(如沉積層) 1.有最好的水平收斂。 2.訊號最強， 2.有最深的探測深度。 優點 3.有適度的調查深度。 1.有最好的水平收斂。 2.有最深的探測深度。 優點 1.電極數較少時可能產生問題。 2.不適用於狹長結構 (如溝堤、洞穴) 1.解析度為所有排列法中最低者。 2.施測較費人力。 缺點

材料與方法 苗栗縣銅鑼鄉八燕坑野溪一處地滑地 屬於後龍溪流域的雞隆河集水區 新第三紀沉積岩 土石流潛勢溪流(苗栗A023)上游，中級警戒 研究試區 鑽孔&SPT ERT法 室內試驗 穩定分析 苗栗縣銅鑼鄉八燕坑野溪一處地滑地 屬於後龍溪流域的雞隆河集水區 新第三紀沉積岩 土石流潛勢溪流(苗栗A023)上游，中級警戒 崩塌堆積區可能成為土石流材料

材料與方法 研究試區 鑽孔&SPT ERT法 室內試驗 穩定分析

材料與方法 選取12孔採用HQ尺寸之鋼索式大型鑚機依照ASTM規範進行鑽探 研究試區 鑽孔&SPT ERT法 室內試驗 穩定分析 岩芯取樣 地層資料 決定孔位 N值 土壤、岩 石劈管樣本 標準貫入試驗 室內試驗 傾斜管 自計式水位計 設置 滑動面與 地下水位 資料

材料與方法 本研究使用由日本OYO公司所開發之 McOHM Profiler 4 地電阻儀施測 以RES2DINV程式以 研究試區 鑽孔&SPT ERT法 室內試驗 穩定分析 本研究使用由日本OYO公司所開發之 McOHM Profiler 4 地電阻儀施測 以RES2DINV程式以 平滑束制最小平方法反算分析 選擇電極排列法 1.Pole-Pole 2.Wenner 測量資料 二維地電阻反算程式 RES2DINV 選定測線 測線地形測量 測線高程

材料與方法 研究試區 鑽孔&SPT ERT法 室內試驗 穩定分析 試驗項目 規範方法 土壤 1.單位重、含水量 2.顆粒分析 3.比重分析 4.塑液限 ASTM ISRM(1981) 岩石 1.單位重、含水量 2.單軸壓縮 3.直接剪力 4.點荷重

結果與討論 鑽探&ERT SPT&ERT 土壤參數&ERT 監測 穩定分析

結果與討論 鑽探&ERT SPT&ERT 土壤參數&ERT 監測 穩定分析

結果與討論 Pole-Pole ERT-6 BH1 ERT-3,ERT-7 BH2 ERT-4 BH3 BH11 ERT-5 Cv BH12 回填層 崩積層Cv 泥質砂岩Ms 推估岩盤面 Cv MS BH2 ERT-6 ERT-4 ERT-5 ERT-3,ERT-7 Pole-Pole

結果與討論 Wenner ERT-6 BH1 ERT-3,ERT-7 BH2 ERT-4 BH3 BH11 ERT-5 Cv 回填層 泥質砂岩Ms 推估岩盤面 MS BH2 ERT-6 ERT-4 ERT-5 ERT-3,ERT-7 Cv Wenner

結果與討論 鑽探&ERT SPT&ERT 土壤參數&ERT 監測 穩定分析 崩塌區 未崩塌區

結果與討論 鑽探&ERT SPT&ERT 土壤參數&ERT 監測 穩定分析 崩塌區 未崩塌區

To be continue…