不排水壓縮飽和 不排水壓縮飽和 不排水壓縮飽和 不排水壓縮飽和

部分飽和土壤試體在不排水的條件下，純粹施加等向圍壓迫使土壤試 體體積壓縮，若假設所有體積壓縮量皆為孔隙氣體所承受，則氣體遵循波

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三維應力狀態上q維持為零，而在控制初始有效應力相同下，使得不同預壓 密力值下的初始比體積將不同，其在p-v平面上之關係如圖 4.29 所示，其 中 NCL(s=0)為飽和時之正常壓密線，NCL(s=100)為吸力值 100kPa 時之正 常壓密曲線；(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別代表預壓密壓力(p_c)分別為 5kPa、

25kPa、100kPa、200kPa、300kPa 之解壓-再壓曲線；本研究對此項模擬選 定預壓密壓力(p_c)分別為 5kPa、25kPa、100kPa、200kPa、300kPa，而此五 組值在初始吸力值 100kPa(S0=50%)NCL 上之值對應至圖 4.29 分別為A^'、

B'、C^'、D^'、E^'之位置；而初始比體積分別為A、B、C、 D、E之位置，

而初始應力值為p₀^'；各項應力狀態初始值如表 4.4 所示。模擬所需參數如 表 4.5 所示；模擬結果如圖 4.30 所示。

圖 4.29 不同預壓密壓力下，p-v平面上初始狀態

表 4.4 不同預壓密應力條件之應力狀態初始值 Cam-clay Model 基本參數

參數名稱 參數值

圖 4.30 模擬不同預壓密應力在不排水飽和下達飽和所需施加之等向圍壓值

由圖 4.30 可知當土壤曾經受過之預壓密壓力越大則欲使其飽和所需 施加之圍壓值也相對較大，在高度過壓密的土壤中甚至達 6M Pa。在等向加 載的過程中孔隙氣體體積的減少，體積飽和度隨圍壓上升相對吸力值下降 符合預期之趨勢。但其中在預壓密壓力值越大的問題中，體積飽和度上升 的曲線中有一折點，乃因其土壤初始狀態在彈性狀態，由圖 4.29 的p-v平 面上可看出一開始之位置落於解壓-再壓曲線(URL)上，只有預壓密壓力為 5kPa 之例子一開始即落於正常壓密曲線(URL)上，所以當加載的過程中由 彈性進入塑性段時 URL 與 NCL 之斜率不同會發生變化率上之不連續的現 象。

二、初始飽和狀態的影響：

第二項模擬之控制因子為使同一種土壤之初始飽和狀態不同的情形 下，模擬每一初始飽和度下欲達至不排水加載飽和條件之圍壓值為何。選 定之初始飽和度值為 50%、60%、70%、80%、90%等五組，模擬結果同樣 以體積飽和度、吸力值對等向圍壓繪圖呈現，如圖 4.31 所示。另外將五組 不同初始飽和度狀態欲達至飽和度 95%以上的孔隙氣壓增量繪圖呈現，結 果如圖 4.32 所示。

圖 4.31 不同初始飽和度在不排水飽和下達飽和所需施加之等向圍壓值之模 擬

圖 4.32 不同初始飽和度在不排水飽和下達飽和孔隙氣壓増量之模擬

三、土壤種類的影響：

對不同種類的土壤的模擬分別選擇黏土(clay)、粉土細砂(silty sand)、礫 石細砂(gravelly sand)等三種土壤參數來模擬。其中黏土參數選擇為 Futai &

Almeida(2005)之實驗材料參數。粉土細砂與礫石細砂選擇 Chiu & Ng (2003) 所作之實驗材料參數。所有土壤種類皆以相同飽和初始狀態與應力狀態開 始模擬；結果顯示顆粒性土壤材料欲達飽和所需施加之圍壓值遠小於黏土 性土壤材料。模擬結果以體積飽和度、吸力值對等向圍壓繪圖呈現，如圖 4.33 所示。

圖 4.33 不同土壤種類在不排水飽和下達飽和所需施加之等向圍壓值之模擬