國立交通大學 土木工程學系

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一、關於大地工程

   大地工程是土木工程最古老卻又是最新興的專業領域。以目前現存的歷史陳蹟來看,諸如金字塔等大型結構物得以屹立於沙漠當中,不得不感佩古人在大地工程技術的智慧。然而正如其他許多古老的工藝技術一樣,這些古文明人神共治時期的大地工程知識並末流傳下來。然而,由於人類的需要,大型的結構物在數千年後的本世紀復活。工程師們除了必須能夠設計出高層建築物、巨大的橋樑、水壩之外,更面臨了如何使得這些結構物能四平八穩佇立的問題,亦即工程師必須確保土地能承受這些來自結構物的載重,使得結構物不會傾倒、下陷、甚至崩塌。

  這些大型的結構物不再同古文明時期般稀少的集中在某些地點,而是全面性的隨著工商文明的拓展而擴散到世界各地。為了人群與人群間的聯繫,道路必須藉由橋樑跨越河川與深谷、或蜿蜒於崇山竣嶺中並以隧道穿越無法翻越的山頭。而在人群密集的都會裡,必須利用高層建築來克 服土地不足的問題。這些土木工程的成敗與大地工程緊緊扣在一起。大地工程師必須要提供適當的基礎,使的橋樑與高樓得以屹立其上;大地工程師必須要提供適當的判斷,儘量使得山間道路即使在惡劣天候裡得以暢通;大地工程師必須要分析如何打通隧道,並確保在未來不會坍塌。

  以上所舉的例子大致描繪出大地工程的範圍。此外工業發展亦造成了土壤及地下水污染,如何有效調查與整治土壤及地下水污染也成為大地工程之重要課題大地工程師為了達到以上幾個例子中的目標,必項要對每一工程現場的土壤與岩石狀況有深入的暸解。土壤與岩石就是大地工程師面對的工程材料。和鋼筋、混凝土等人為材料相比較,土壤與岩石的各種工程性質,最大的特色就在於其很難掌握。地球如此之大,每一小方地表下的土壤與岩石都不盡相同,大地工程師主要的任務就是如何在變化萬千的土壤與岩石世界裡,異中求同、同中辨異,設法瞭解每一處工址的地質條件及土壤與岩石特性和其工程性質;之後才能提供適當的設計與及施工方法。大地工程師的工作也就因為必須不斷地面對不同的地質狀況,而充滿了對大自然的不確定性的挑戰。

  近年來國內重大工程建設不斷地推展,諸如建造中的第二高速公路、北宜高速公路、台北與高雄兩大都會區的捷運系統、東部鐵路改善工程高速鐵路、等,及計畫中的南橫高速公路、東部高速公路等,不論引進何種世界最先進的工法或機具,其實效果都受限於台灣的地質條件。換句話說這許多的工程之成敗皆緊繫於參與工作的大地工程師身上。

 


二、本系所知大地工程  

  交通大學土木系提供的課程涵蓋了大地工程師所必須具備的專業知識。在大學部的部份,包括了土壤力學、基礎工程學、工程地質等必修科目,以及大地工程實務、基礎設計、土壤工程、岩石工程等選修科目,亦可選修研究所的岩石力學、 應用工程地質、土壤動力學等科目。而研究所部份的大地工程組之課程共計有十餘門,廣泛涵蓋了大地工程各個專業領域。此外,大學部與研究所部都各有一門實驗課程,讓學 生能親自操作各種實驗,俾得以從實作中體會到各實驗的 每一過程的重要性與關鍵性。

   在大地工程的知識傳授中,工程參觀扮演不可或缺的角色。藉著參觀可以幫助學生瞭解大地工程的現場作業,體認到分析、設計、與施工之間的緊密相連。更可以藉此使學生更能掌握大地工程的概念與學習方向,並且提高大家對大地工程的學習熱忱。

 


三、展望未來 

  台灣乃一撮爾小國,窮山惡水、地狹人稠,所有的交通建設無不必須配合惡劣的天然環境、地質、與水文條件,穿山跨海;而都市空間的拓展,更涉及山坡地與地下空間的開發利用。然而,更多的建設意味著必須在自然環境更差、更人跡罕至的地域進行土木工程。此外,人類環境意識的覺醒,也使大地工程師的工作裡,包括土壤及地下水污染之調查與整治,也必須考慮到如何使工程完成後與施工期間減少對自然環境的負面衝擊。凡此 種種雖然代表了大地工程的地位日漸重要,更直接顯示了 大地工地師必須面臨一次比一次更大的挑戰。

 


四、研究

1.軟弱岩石現地試驗技術之研發
2.光纖監測系統之研發
3.粉土細沙之流化行為
4.軟岩力學行為及工程
5.隧顆粒材料微觀力學
6.土石結構耐震分析
7.剛性擋土牆後側之靜態及動態壓力
8.潛遁隧道施工引致之地盤沉陷
9.異向性岩石之力學行為及彈性解析
10.地震危害度分析及斷層力學
11.掩埋場阻水與覆蓋系統設計
12.不互溶流體在土壤中之互制行為
13.受污染土壤之電學性質研究
14.時域反射圓錐貫入器之研發及應用
15.表面波震測技術研究及應用
16.時域反射監測系統之開發研究