腳踩大地，心懷眾生的行者—岩石力學&工程地質篇(2/5)

採訪‧撰文 張國儀

工程地質學
所謂的工程地質學，也就是把地質的知識應用到工程上，也可以說是工程所需要的地質學知識。林銘郎也舉例說到，大部分較常應用到工程地質學的，就是挖鑿隧道，比方說雪山隧道。當初在興建雪山隧道時，會遭遇到如此多的困難，其實也是因為臺灣特殊的地質背景。一般高中生從地球科學的課程中就可以知道，臺灣位在兩個板塊的邊緣，而兩個板塊間的碰撞擠壓形成了臺灣的中央山脈。這一類由碰撞擠壓出來的高山峻嶺、陡峭的河流、地震頻繁等等特色，從地質的眼光來看，就是屬於非常活躍的地質（活躍造山帶）。而由於臺灣的地質非常年輕，造山運動發生的時間還不夠久，而且還在持續作用中，因此會造成較破碎的地質，並且會有較大的應力產生。

林銘郎說，臺灣是地球科學的活教室，吸引全世界專家前來做造山運動、自然災害（地震）等方面的研究，並且各國學者也都熱切盼望能與臺灣的學者合作，因為我們擁有許多這方面的經驗。鄭富書也說：「臺灣是大地工程的天堂，因為臺灣大地的問題特多。」他表示，像美國幅員廣闊，如非必要，並不會把土木建設蓋在地形地質困難的地方，所以，像臺灣這種多山、多地震的地區，都是大地工程師最活躍的地方。而關於工程地質的重要性，洪如江教授也提到，當年土壤力學之父Terzaghi在土壤力學發展較為完備之後，也曾經說過，地質學是土壤力學的解毒劑，如果只懂土壤力學而不懂地質，在進行工程時是會出問題的，當時Terzaghi便呼籲大地領域的專家學者，要多注重地質學的重要性。

如何應用工程地質學？
由於臺灣是個活動造山帶，土木工程師一定要充分了解並利用地質知識，才能在進行工程建設時，設法避開或因應破碎地形及斷層的問題。林銘郎也舉了個例子來說明，2005年時台北地區發生了一次規模大約是四至五的地震，當時就有人質疑，蓋在台北斷層邊緣的台北101大樓，是否有可能就是造成該次地震的元兇？林銘郎說，要回答這個問題，首先必須知道，到底台北斷層是不是活動的？以及101的重量會造成斷層帶在應力分佈上什麼樣的改變？而這樣的改變是否足以引發地震？同樣地，去年的四川大地震，也有人質疑是否是三峽大壩所造成。林銘郎說，要能比較確實地去判斷這些問題的答案，一定要擁有地質方面的知識，並且要對大壩蓄水的範圍、所形成的重量，對地震造成作用的距離、力學上的影響有一定的認知。他個人對這些問題的解釋是，當一個軟弱帶上有重量加壓，產生作用力的話，的確是有可能引發地震，但是，我們必須知道這個軟弱帶、破碎帶或斷層帶，距離重量加壓的地方有多遠，也就是說，如果重量所施加的壓力，透過土壤傳遞地越遠，力量就會越分散，所以重量加壓的位置必須要在斷層軟弱帶的附近，才有可能會產生大的影響。

有關101與台北斷層錯動之間的關係，林銘郎說，雖然地圖上看起來101很靠近台北斷層，不過，透過現在的地震學技術可以知道，由地震站所定出地震發生時岩石破裂的位置來看，該次能量釋放是在地下五公里左右之處，而這個地下五公里的岩石破裂面，其實並不是台北斷層，而是靠近林口台地邊緣的三角斷層。所以，林銘郎說：「必須要有地質的知識才能做出判斷，不然，就算知道有力量釋放、釋放的深度，以及力量從哪裡來，卻無法判斷到底哪一條地上的破裂面才是兇手，也一樣是無法找出真正的答案。」

此外，林銘郎也提到，大家都知道英法隧道在海底，但是你可知道，這條海底隧道並非水平前進，而是上下起伏？這是因為該隧道為了減少挖鑿的難度，決定沿著較軟、較均質的白堊層來建造，而海底的白堊層並不是水平分佈，而是上下起伏的。這，也就是很實際的工程地質於土木工程之應用，關於這一點，林銘郎是這麼說的：「當你有工程地質的概念後，你就會設計你的機具、施工路線，並且適應地形特色，如此才會成功。」

有趣的大地工程實務應用
談到在大地工程領域中所做過的實務工作，鄭富書提到，自己曾經與業界合作過水刀（water jet）的開發工作。鄭富書說，目前純水的水刀其實只對軟弱岩石有殺傷力，而所謂的軟弱岩石，其強度與混凝土不相上下，但是對於強度更高的岩石，水刀的技術可以說尚未成熟。而在臺灣，開挖隧道時碰到的通常不會全部都是軟岩，而是軟硬交雜，所以水刀也要具有局部切割硬岩的能力。一般碰到要處理硬岩時，通常就是在水刀裡加砂。加了砂的水刀會產生磨損的力量，連鋼板都能夠切穿。不過，鄭富書還是表示，目前臺灣的水刀技術還可以再進一步發展，而且他也認為臺灣有機會可以創造出獨特適用於臺灣地質條件的水刀與施工方式。目前開挖隧道使用的水刀有一輛貨櫃車那麼大，而且仍在實驗開發階段，但是鄭富書認為，應用水刀技術來開挖隧道不但比較安全，也是比較環保的。這是為什麼呢？

通常開挖山洞隧道都是用爆破的方式，雖然會先規劃出一條預定開挖的線，但是真正在現場爆破時，不可能完全按照預定的線炸出完整漂亮的軌跡，而且萬一炸的範圍少了也不行，結果一定就是要比預估的部分再多炸一點。然而，多炸的地方，最後還得用混凝土補起來，而且多炸就多製造岩渣碎屑，這就是其不環保之處。另外一個缺點則是，爆破的方式會在岩石中產生許多裂隙，造成岩體較為破碎軟弱，也因此，隧道量體本身就得做得更厚一點才能支撐得住，有時可能還要得用岩栓才能穩固，這樣一來就會浪費更多的材料。所以，就環境保護和成本上來看，用水刀來進行切割不但可以切得很精準確實，而且因為岩體本身不會產生裂縫，量體的支撐也可以做得較薄，節省材料。「水刀有它的應用價值，是很值得開發的一項技術。」鄭富書說。

為民服務
此外，鄭富書也曾協助臺大實驗林在桃芝風災後進行復健，並且也擔任公共工程委員會之申訴審議委員，負責處理大地工程有關的爭議案件或申訴案件，一年平均處理超過六十件案件。「這類型的調解案件最後如果判決成立的話，是具有法律效力的，等於是民法上的確定判決，審議判斷出來的結果，就等於一般法院的最後判決。」鄭富書解釋，也因為擔任這個角色的緣故，讓他比較了解工程界中與大地相關的工程糾紛有哪些，也協助平息調解了一些國內的糾紛，「也算是一種對民眾的服務吧。」他說。

1 / 2 / 3 / 4 / 5