隧道為什麼不會被山壓垮? - 科學人
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面對這些難題,工程人員如何防止隧道垮下來? 開闢道路時常需要穿山越嶺,開挖山岳隧道是必要工程。
台灣地質年輕,且受到歐亞板塊與菲律賓板塊的擠 ...
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隧道為什麼不會被山壓垮?
2009/02/04
楊嘉慧審稿/黃燦輝(台灣大學土木工程學系教授)
全島面積不到四萬平方公里的台灣,因地殼被擠壓抬升而形成的山脈,縱貫全台南北,3000公尺以上的山脈更超過200座,因此到處可見山岳隧道,然而開挖山岳隧道不僅要考慮山脈壓在隧道上的力量,還要防止岩體軟弱或結構不良等帶來的危險。
面對這些難題,工程人員如何防止隧道垮下來?
開闢道路時常需要穿山越嶺,開挖山岳隧道是必要工程。
台灣地質年輕,且受到歐亞板塊與菲律賓板塊的擠壓,節理錯綜複雜,斷層厚度不一,又有許多破碎帶或軟弱砂泥層岩體,挖到地質結構不良處,若沒妥善處理,很可能造成坍塌。
台灣大學土木工程學系教授黃燦輝表示,由於每座山脈的狀況不一,開挖的第一步是對山體進行各種「診斷」,以選擇適合的開挖方式。
一般會先施以非破壞性的檢測法,例如震測法、地電阻法、透地雷達等,以便了解地質情況,有時也會直接鑽探,取一些地質樣本來檢驗。
不過,即使已對疑似斷層破碎帶、含大量水等地帶進行診斷,但由於地質變化複雜,且儀器的精確度尚無法達到100%,因此山岳隧道施工期間還是免不了發生事故,例如雪山隧道開挖過程中,即曾發生過30餘起坍塌意外。
開挖隧道時,會分成許多小段掘進,每次長度約只有1~2公尺。
最傳統、最常用的方式是「鑽炸法」(Drill&BlastMethod),即在開挖面鑽孔,再埋設炸藥引爆,藉由爆炸快速釋放的膨脹力以及氣壓等衝擊岩體,使之破裂。
鑽炸法示意圖。
隧道開挖時,要先鑽孔埋設炸藥以開炸,接著進行出碴,運出爆破的岩石,隨後便要做架設鋼支保、噴噴凝土等支撐作業...
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