作者

林宏達

摘要

1983年秋友人自台赴美求學時攜來地工技術之創刊號及第二期刊物送與當時尚在美國加州大學柏克萊分校求學之編者。初閱地工技術興奮之情仍記憶猶新，尤其對地工技術以實務經驗交流為主的編輯宗旨更覺深得我心。十餘年來經由許多地工界前輩之努力耕耘，地工技術的成就已是有目共睹。綜觀地工技術自創刊至前一期（第49期）之專輯主題可說涵蓋了地工技術各個層面，惟獨缺了「土石壩工程」。不過仔細查看歷來各期之內容，其實也有幾篇興土石壩工程相關之論文散見各期，包括第三期鄭文隆博士所著之「土壩工程監測系統之設計探討」第九期張吉佐先生所撰之「地震對土石壩之影響」，第三十五期玉雄先生所著之「土石壩填築品質控制與施工規範」。其他與壩基處理及導水隧道開挖等相關之工程地質及岩石力學方面之論文也都散見各期。近幾年來南化與牡丹兩個大型土石壩相繼完工，累積了許多寶貴的工程經驗，而且也有不少土石填正陸續規畫中，因此地工技術這一期以此為主題可謂適逢其時。
本專輯共計刊出6篇與土石壩之規畫、設計及施工相關之論文，依序為廖培明、劉安強和施國欽所著之「士石壩築壩材料之調查與評估」﹔吳偉康、林曉宗、莊賢達和謝勝彥所著之「夯實含水量對土壩行為的影響」﹔陳錦清和高憲彰所撰之「土石壩之施工監測及結果評估」﹔林宏達所撰之「軟岩開挖料在土石壩之應用」﹔陳希舜和林家鍾所著之「土石壩在地震作用下之動態分析」﹔以及包承綱所著之「三峽工程深水高土石圍堪性狀之研究」。上述6篇都是以土石壩之大壩為主題，因此討論的重點都是以土壤力學為主。第7篇施國欽所著之「岩石力學室內試驗及其應用」，則為地工技術已接受之稿件而尚未刊出者，依投稿先後所要是出。
土石壩工程涵蓋了全尺寸和全方位的地工問題，從傳統的夯實土壤的行為到高科技之有限元素法之三向度動態分析﹔從粒徑小於2µm之黏土到粒徑大於數十公分之卵礫石﹔從飽和的上游殼層土壤到不飽和的下游殼層料﹔從施工時期的總應力分析到必須考慮滲流的長期有效應力分析等。可能也就是因為士石壩所具有的多元化挑戰，編者在柏克萊的導師也是地工界著名的學者Prof. Seed在晚年時最鍾情的就是士石壩耐震問題之研究。Prof. Seed曾於1979年題為：Considerations in the Earthquake Resistant Design of Earth and Rockfill Darn“的第19屆Rankine演說中引用了愛因斯坦的一句名言：Things Should Be Made As Simple As Possible, But No Simpler，率宜的說也就是殺雞用難刀殺牛用牛刀的意思’證諸於土石填工程真是再恰當不過了！其實對所有地工問題豈不皆然！

作者

陳文祥

摘要

地工技術雜誌為出刊土石壩專輯囑本人提供贈言，實不敢當，亦覺得非常光榮。本雜誌已出刊十三年，內容向為精良豐富，為國內地工水準之提升作出貢獻良多，值得由衷敬佩。本人於此欲言者，或已為本雜誌所採行，或早已由各先進所悉知，忍多贅言，敬請諸前輩多予包涵。
最近幾十年來地工技術不斷進步，尤以近一、二十年來更迅速，範圍亦趨之更廣泛。其專業範圍不但涵蓋從來傳統之範圈，如基礎、地承結構物、土壤動力學、土壤壓密、土壤及岩盤之工程性質、邊坡穩定、堤壩結構物等，更進而逐漸涵蓋新的範圍，如環境地工、地下水監測與復元、海岸及地工海洋工程、合纖地工、電算模擬等等，惟傾向於具有實用價值或經過實際使用確認有成效者為發展目標。於是可說所有土木、水利、建築工程都需要地工技術之支持，可知地工技術之重要性及其貢獻之大。
至於近年來地工技術本身之快速進步原因，則同與其他科技一般，是因為用於研發本技術所需各種工具逐漸進步之故，如岩石力學、土壤力學、地盤液化理論、滲流理論、有限元素法、地基試驗方法、地震工學、各種工法之實地試驗方法、地工材料之開發、電腦之計算輔助等等，而能予地工技術可以理論分析及實地驗證之背後支援之故。
本期刊登土石壩專題，必能將地工技術於土石壩工程之應用方面介紹得精闊無遺，定能提升國內本項專業知識無疑。國內水資源開發將繼續為重要公共建設之一環，而土石壩為水資源開發計畫中最主要且最重要構造物之一，其規模亦多屬於鉅大型者。水庫計畫之功能性，安全性及經濟性影響計畫之成敗、國家社會之發展及安全甚大，是則從事其規劃、設計均甚為慎重，亦則應用於士石壩工程之地工技術亦必須技術可靠、經濟、有殼，可知工程師之任務艱鉅’責任重大也。另同一系類之重要堤壩為海堤及防洪堤防，其總數甚大，而於技術上尤其是前者有需借重地工技術以求更進步之處仍多，可為研發推廣應用之重要對象之一。
地工技術可提供服務之壩工工程可再細分如下，供做參考：基礎地質探查試驗、設計地震動調查及推估、築壩材料調查試驗，壩址壩型選擇、壩斷面設計及安定分析、基礎加強、基礎處理、基礎遮水及排水、壩岸及水庫邊緣山坡等之安定等等
，範闇至為廣泛，各為壩工設計上極為重要之部門。
既知地工技術之如此有用，如此廣泛
，及其有關之基礎科技之如此廣博，惟因其中各不同技術有其各不同之優點、不同適應條件、不同經濟性、不同妓果，是則吾人乃需講究如何去選擇及發展其中最有需要，最有利者，例如：如何去選定發展
課題、聞發優先順序與其程序﹔如何去溫故引新整合研發為適合於國情之國內科技
﹔如何去推廣應用於圈內進而貢獻於國際科技等等。為推行此等工作需有策略的訂定，發展重點課題之選定及推展程序之訂定，並制定鼓勵誘因等，以作為推行之嚮導。
期望大家能在各自崗位上，在政府之領導與輔導，學界之指導及業者之配合下
，為促進國內地工技術之進步，以貢獻於國家經濟建設並提升我國專業水準而共同努力。

英文篇名

INVESTIGATION AND EVALUATION FOR CONSTRUCTION MATERIALS OF EARTH DAM

作者

廖培明、劉安強、施國欽

關鍵字

土石壩、地質調查、築壩材料

摘要

土石壩屬於柔性壩體，適合地震區域及較差之地質條件，且其材料就地取材，設計也因地制宜，合乎經濟要求，因此被廣為使用。因材料的品質與數量必須滿足築壩之要求，故材料調查與評估為土石壩工程的重點工作之一。本文旨在介紹分區土石壩各區之功能及其材料要求重點，闡述進行地質調查之方法與內容，並且以建民水庫為例，評估築壩材料之品質與數量，提供工程界參考指教。根據建民水庫細部規劃築壩材料調查報告，其材料品質與數量經過各項的評估後，大致上均能符合築壩材料之標準，唯在後續階段需提高調查精度及增加部份試驗項目，使整個評估更臻完善。

英文摘要

Earth dam is a better choice for dam built seismic or/and poor geological conditions zones compared to concrete dam. Generally, it is quite flexible and economic for earth dam construction with materials available near the dam site. In this paper, the required material quality and quantity for different parts of earth dam are described. Investigation and evaluation of materials for the Chien-Ming reservoir dam are particularly discussed.

英文篇名

INSTRUMENTATION AND DATA INTERPRETATION OF EARTHFILL DAMS

作者

陳錦清、高憲彰

關鍵字

土石壩、監測、孔隙水壓、施工含水量、沉陷、位移

摘要

土石壩因築壩材料性質之不確定性，目前大壩之設計與施工均採經驗與理論並重之方式辦理，故所有土石大壩均設置監測儀器以偵測施工期間、初次蓄水及長期運轉期間壩體可能發生之不正常行為。本文首先介紹分區型土石壩之一般監測項目與目的及規劃之考量，並以一實際案例加以說明。如何利用監測結果瞭解壩體施工期間及將來預期之行為，則為監測結果評估之最重要工作，本文利用一實際例說明施工期間壩體孔隙水壓、沉陷及位移之估計方法。

英文摘要

Due to the uncertainties involved in the behavior of dam construction materials, semi-empirical and theoretical methods were employed in the design and construction of earthfill dam in the current practice. Instrumentation is an important measure to detect the problems which might occur during construction, first filling and long term operation. This paper describes the items, purposes and consideration in instrumentation program for a zoned earth dam. A case history is used to illustrate the design consideration. How to interprete or
predict the performance of dambody using monitored data is the most important aspect of a instrumentation program. The results from a case history were used to illustrate the methods of predicting pore pressure generation and the developments of settlement and deformation of dambody during construction.

英文篇名

INFLUENCE OF WATER CONTENT OF COMPACTED FILL ON PERFORMANCE OF EARTH DAMS

作者

吳偉康、林曉宗、莊賢達、謝勝彥

關鍵字

含水量、土壩、孔隙壓力、最佳含水量

摘要

夯實含水量對土壩施工中及完工後之行為均構成影響，即便是含水量控制在施工規範規定的含水量範圍內，含水量的變化仍將對大壩行為顯現差異，本文蒐集一些國內土壩施工案例，探討含水量對壩心孔隙壓力的生成、壩體安定分析、壩體沉陷及壩體之滲透性等影響，綜合上述影響，建議在可確保施工階段安全的前題下，將含水量控制在最佳含水量略偏濕側對大壩整體而言較合適。

英文摘要

Water contend of compacted fill inside an earth dam may influence the
preformance of the dam during and after construction. Minor change in water content may cause significant difference in preformance of the dam even when the water content is kept within the allowable range as specified. Case studies on several domestic earth dams have been performed. The results are discussed hereby regarding the influence of water content on build-up of pore water pressure in the core of the dam as well as on the stability ,settlement, and permeability of the dam. The water content is recommended to be kept slightly larger than optium water content, providing the dam is stable during construction, in order to result in better preformance of the dam.

英文篇名

EXCAVATED SOFT ROCK FOR EARTH DAM CONSTRUCTION

作者

林宏達

關鍵字

土石壩、軟岩開挖料、礫石土、夯實

摘要

土石壩在台灣的應用相當普遍，若能將大壩及溢洪道等施工時產生之大量軟岩開挖料應用於壩 體之填築，不但能減少棄土問題也能解決料源不足之問題。本文旨在闡述此種材料之基本物性、夯實、及剪力強度等工程特性，並根據室內試驗、現場輾壓試驗、及大壩現地行為監測及分析之結果，評估此種材料用於大壩填築之適用性、潛在問題及因應對策。初步的結論顯示軟岩開挖料用於大壩下游殼層之填築應無問題，但是否能用於壩心及上游殼層則 必須進一步研究。

英文摘要

Earth dam has been widely used in Taiwan. A large amount of excavated materials, a mixture of soft rock fragments and soil, is often generated accompanying the construction of spillway, diversion tunnel, and dam foundation treatment. Application of the excavated material in embankment construction would reduce the impact on the environment and help solve the shortage problem of borrowed material. Engineering properties, including basic mechanical properties, compaction, and shear strength, of the excavated soft rock are discussed in this paper. Applicability and potential problems of this type of material for earth dam construction are also discussed. In general, the excavated material is suitable for downstream shell zone construction﹔however, its feasibility for dam core and upstream shell zone construction requires further study.

英文篇名

SEISMIC ANALYSIS OF EARTH DAMS

作者

陳希舜、林家鍾

關鍵字

土石壩，地震力，動態分析

摘要

土石壩在地震作用下之反應，常受壩體材料、壩形、基礎地質、壩址地形及地震特性等複雜因素之影響，因此在進行壩體動態反應分析時，常須作適當的假設及簡化。本研究之目的，在探討土石壩受震時之動態行為，主要研究項目有四部份，包括分析模式，壩體材料、蓄水庫及地震強度等對壩體動態反應之影響。研究結果顯示，土石壩之動態分析可以粘滯邊界有效模擬土壤無限延伸之特性而流體應被納入分析模式。壩體動態反應受壩殼材料變化之影響較壩心黏土材料性質為大。地震強度較大時，壩體基本振動週期較長，然動態放大函數之放大倍數反而較小，且一般土石壩壩殼坡度甚緩，其動態反應受垂直向地震之影響亦較水平向地震為大。

英文摘要

The seismic responses of earth dams are affected by the construction material properties and geometric configuration of the dam, the geology and topography of the site, and the characteristics of earthquakes. They are so complicated that adequate assumptions and idealizations may be necessary to be made to perform the dynamic analysis of earth dams under seismic forces. The main purpose of this research is to investigate the dynamic behavior of the earth dam. The boundary type of analytical models, the variation of shear moduli, the water level of reservoir, and the intensity of seismic force are all studied to evaluate their influence on the seismic responses of the earth dam. Results of this investigation show that viscous boundaries may beeffectively used to simulate the infinitely-extended characteristics of soil, and the fluid in reservoir need to be included in the analytical model. The seismic responses of the earth dam are influenced more by variations of material in the shell part than the clay material in the core part. The fundamental vibration period is longer although the dynamic amplifica-tion is smaller for a larger seismic intensity. Since the slope of the shell part is usually not sharp, the seismic responses of an earth dam are influenced more by the vertical than the horizontal seismic loads.

英文篇名

THE STUDY ON BEHAVIOUR OF HIGH EARTH-ROCK COFFERDAM IN THREE GORGES PROJECT

作者

包承綱

關鍵字

土石圍堰、風化花崗岩、應力應變分析、離心模型試驗

摘要

三峽工程二期上游圍堰最大高度82.5m，方量達700多萬m3。該圍堰在60m深水下施工，水下部分堰體由風化花崗岩（風化砂）在水中拋填而成，水上部分乾填，在堰體內打兩道混凝土防滲牆，要在一個枯水季完建並投入使用。無疑，這是一個難度很大的大型土石壩工程，也是三峽工程中幾項技術難點之一。
為了預測圍堰之性狀，近十餘年來進行了風化砂填料特性和60m水下拋填體密度研究，圍堰的應力應變分析，斷面結構的離心模型試驗，防滲牆塑性混凝土之研究，風化砂堰體、河床覆蓋層和淤積粉細砂層之動力穩定性研究，以及填料水下加密措施之現場研究等。由此得出該方案是可行的和可靠的。

英文摘要

The second stage upper stream cofferdam is a challenging structure in the Three Gorges Project. The height is about 83m, of which 60m are under water. The body of the cofferdam, with the total volume of 7,000,000 m3, is formed by tipping weathered granite material in deep water. Two concrete cutoff walls for preventing seepage erosion are set in the center of the body. All works should be finished in only 7 months. The structure is sophisticated in design and difficult to constrant.
For predicting the behaviur of this cofferdam, many research works have been done in the last de­cade. The topics include the investigations of the properties of weathered granite, the density of tipping material under 60m of water ( by centrifuge model test ), the plastic concrete for the cut -off wall, the numerical analysis of stress and strain, the ce1itrifuge model test for the section of cofferdam, the dyna­ mic stability analysis for the cofferdam body and its foundation together with the new sedimentary layer of fine sand, the field tests for strengthening the body under water, the monitoring facilities and so on.
The results show that the selected scheme is feasible and reliable.

英文篇名

INTRODUCTION OF ROCK LABORATORY TESTS AND THEIR APPLICATIONS

作者

施國欽

關鍵字

岩石試驗、室內試驗、 岩石力學、 地質調查

摘要

岩石力學所遭遇到的工程問題比以往更為復雜，而岩石力學室內試驗具有簡單、有效率和經濟等特色，可求得物理特性及推估岩體之工程性質，提供工程分析和設計之用。本文主要在介紹岩石力學室內試驗（包含岩材試驗及弱面剪力強度試驗）之試驗種類、步驟及其應用，以為工程界參考。

英文摘要

The problems in rock engineering have become more complicated than before. Rock laboratory tests are simple, efficient and economical and can be used to determine the physical characteristics and predict the behavior of rock mass if field conditions are properly taken into account. The applications of rock laboratory tests (including rock material test and shear strength test of rock joint ) are presented in this paper.