滲透壓密對地盤下陷之影響

Abstract

台灣地區沿海自民國 72 年以後,由於養殖漁 業大量超抽地下水,釀成地盤下陷之災害問題, 其影響面積已超過全島面積三分之二以上.相 關的問題包括國土資源喪失、地下水資源耗竭 與海水入侵地下水鹽化之問題.雖目前下陷有 趨於穩定之趨勢,但地盤下陷後即使地下水位 回升,亦無法使已沉陷之地面回升.歷年來有不 少學者專家就地盤下陷總量與速率加以預估, 多就地下水抽出後孔隙水減壓,使有效應力增 大導致地盤經力學上之彈性變形與壓密考量. 但由於國內研究地盤下陷問題的學者專家,亦 多數屬於地下水方面的專長,對於土壤變形的 機制不能完全掌握並欠缺試驗資料的狀況下,可能也僅能從已知的有限監測資料加以分析. 本計畫擬在初期,由根本著手,針對土壤之物理 與化學特性探究可能導製地盤下陷的所有原因 ,藉以完全掌握可能的機制.長期以來,只有黏土 的壓密變形曾被研究,對其它的狀態區段的變 形研究付諸闕如,本研究的第一部份,首先即將 在建立完整的土壤體積變化機制上下功夫.預 計在本年度的計畫中,將著重在淺層土壤因地 下水位下降,使得孔隙水壓降低、有效應力增 高,以至地下水位通過後,自飽和狀態至乾縮狀 態的完整的體積變化研究,並配合總計畫,在彰 化地區取樣實驗.此外,本人另一業經國科會核 準的"滲透壓密對地盤下陷的影響",則著眼於地 下水位下降導致海水入侵對黏土層體積變化的 效應,亦屬於對地盤下陷機制的基礎研究,其成 果可以直接應用在本研究中.預計在本研究的 第二年,除配合總計畫繼續於雲林地區取樣試 驗之外,將利用研究所得與蒐集所得之監測資 料與前人研究成果,針對不同區位的地質條件 比對,個別探究不同機制的效應,找出為何預測 不如理想的原因.在計畫中期的第三年與第四 年則配合總計畫於嘉義、屏東地區採樣試驗之外,將依據既得成果提出一完整的力學模型,建 立地下水位變化引起的土壤體積變形與土壤基 本參數之間的關係,以利能對所有狀況下可以 利用簡單的土壤物性參數對地盤下陷的潛能作 預估.使有關的主管機關能由對各地區因地下 水位下降引起的地盤下陷的潛能充份掌握,隨 得有效地以行政力量,扼止下陷發生或減緩繼 續中的下陷.在計畫末期,以尋找有效的抑制或 減緩地盤下陷的工程手段為主要目標.目前在 先進國家已蓬勃發展的環境地工學門,因為要 解決許多與地下水及土壤污染的問題,對整個 水文地質與土壤、地下水間的互制作用有躍進 式的了解,許多創新的物理、化學、甚至生物方法都已被應用在相關的問題上.衡諸地盤下 陷的問題,與污染問題相較,並不�p之複雜.因此 ,應該能利用國際間這方面的研究成果與實務 經驗,找出或研發出能夠針對不同引發下陷機 制的扼制甚或補救方法.