潘國樑遙測教室

看圖說故事-淺談岩土層相對強度

潘國樑 博士

工程師對SPT及CPT絕不陌生，這兩個T都是工程師們利用機械力來測試岩土層的強度之標準測試法。它們是屬於〝點〞試法，即定點測試，結果精準。而我們今天要談的是利用〝面〞試法及遙測法來測試岩土層的相對強度。這是上天為我們而作的自然測試法。

我們都知道流水能對地表物質進行侵蝕、搬運和堆積；其能量主要來自於水的動能，其大小則取決於流量及流速，尤其是流速，侵蝕量與流速的二次方成正比。這是一種以流水為營力的地質作用，它是地球外表最主要、也是最重要的雕刻工程師。它所造成的結果就是各型各類的地形地貌；這些地形地貌就隱含了岩土層的相對強度，即強者上凸，弱者下凹，而遙測方法可以快速的分辨這種地形上的差異。

岩土層是形成地形地貌的物質基礎。不同的岩土，其礦物成分、結構、構造、及透水性等物理性與化學性質不同，它們都會影響到岩土層的軟、硬，從而進一步影響到地貌型態。例如堅硬的花崗岩、重結晶的石英岩、礦物硬度高的石英砂岩等，抗蝕力都很強，多造成高山峻嶺；軟弱的岩石，如頁岩、泥岩、板岩等，抗蝕力差，只能形成低矮的丘陵。此外，具有可溶性的石灰岩等則造成特殊的卡斯特地貌。今天我們先談砂岩與頁岩（或泥岩）這兩種台灣最常見的沉積岩。

砂岩比頁岩的強度大、抗蝕能力強、也比較透水，所以地形上凸，且水系密度小；相反的，頁岩則地形下凹，而水系密度大。砂土層與黏土層也具有類似的區別性。我們即以遙測影像為證。

圖裡，C為堅硬岩層，可能是砂岩或石灰岩（石灰岩在乾燥地區非常堅硬），I為相對軟弱岩層，大多是頁岩。在地形上，硬岩的坡陡、外凸，佔據山頭或冒岩（Caprock）的位置；而軟岩的坡緩、內縮（影像中的陰影處），且佔據凹槽或谷底的位置。上述為一般的通則，非一成不變也。