潘博士的遙測教室
看圖說故事-雁行裂隙
潘國樑 博士
當岩土體在剪力的作用下,橫過其滑移面會產生一組雁行裂隙,如圖1所示。其中右旋剪力會形成右雁行裂隙(圖1上),而左旋剪力會形成左雁行裂隙(圖1下)。那麼,在現場要如何區別右雁行裂隙及左雁行裂隙?其方法很簡單,首先我們的視線要順著滑移的方向,或者順著雁行裂隙的排列方向,如果裂隙是從右上角斜向左下角,則為右雁行;如果裂隙是從左上角斜向右下角則為左雁行。它們是在一個剪力作用下的近場應力所造成,如圖2所示。其最大主應力軸(σ1)與雁行裂隙的排列方向相交成約30°的夾角,所以雁行裂隙其實就是張力裂縫。當剪力持續施加時,這些張力裂縫會開始變形,右雁行裂隙會逐漸的變成反S型裂縫(或Z型裂縫),而左雁行裂隙則逐漸的變成S型裂縫,如圖3所示。當地下水帶來礦物質且沉澱於此裂縫時,就會形成很奇特的圖案,如圖4所示。
雁行裂隙與剪力方向的特殊關係,可以應用於判斷滑體的方位。因為滑體的兩側就是剪力作用所造成的邊界,其右側為右旋剪力所造成,而左側則為左旋剪力所造成。因此,滑體的右邊界可能會出現右雁行裂隙,而左邊界則可能會出現左雁行裂隙(見圖5)。根據作者的經驗,滑體兩側同時要出現雁行裂隙的機會很少,一般而言,頂多是出現在某一側;更多時候是兩側都沒有出現,此因滑體的規模不似斷層那麼大,所以出現雁行裂隙的機會會少很多,但是一旦出現,則其利用價值就很高。
由雁行裂隙鑑定滑體的方位時,人要面向下坡方向,即滑動方向;如果在現場發現右雁行裂隙,則滑體必在左側;如果在現場發現左雁行裂隙,則滑體必在右側。一般而言,在路面上最容易發現這些雁行裂隙。
茲舉草嶺滑體為例,以說明雁行裂隙的可用性(見圖6)。草嶺滑動於1999年集集大地震時復發,迄今業已超過15年。在這15年當中,規模不等的較小滑動即不斷的發生,其滑動面也出現深淺不一的現象。就最新的衛星影像(2015年)觀察,新滑體(實線圈繪的部分)的右邊,出現了很明顯的右雁行裂隙,所以可以證明滑體在左側。因為我們是利用衛星影像進行辨識,所以可以看到整個全局;如果是在地面,則失去了宏觀的優勢,勢必要依賴更細微的雁行裂隙進行判斷,但是判斷的方法則是一致的。
雁行裂隙不但可以用於判斷滑體的方位,更重要的,它還預警滑動正在進行中,甚至它還警告整治工法的失效,所以是一種在現場非常有用的判斷工具。