人造膠結不良砂岩試體製作流程與方法

本研究參考鍾峻偉(2001)提出之製作方法，並考量製作大型試體 訂出本研究所使用之軟砂岩試體製作流程(如圖 4. 1)。人造試體之製 作程序與方法，詳述如下：

圖 4. 1 人造試體製作流程

組裝模具 取得岩塊

岩塊敲碎、研磨並通過 30 號篩

岩塊氣乾

岩屑通過 200 號篩並分離粗細粒料

粗粒料

依配比拌合

細粒料水溶液

拆模氣乾養治

修整削切試體 灌模

高壓壓密

天然岩塊 粒徑分析

人造試體完成

1. 取得岩塊：於新竹縣寶山第二水庫工址邊坡處取得岩塊，並 以發泡海綿包裹運送至實驗室。

2. 岩塊處理：以榔槌將岩塊輕敲，將其碎裂為最大粒徑約 3cm 之岩屑料，並於實驗室內以電風扇進行氣乾。

3. 研磨岩屑：以榔頭敲碎與研磨氣乾後之岩屑料，並將岩屑料 通過 30 號篩。

4. 粒徑分析：將通過 30 號篩岩屑進行粒徑分析，以供比對天然 岩塊與試體之粗細粒料分佈比例。

5. 粗細粒料分離：通過 30 號篩之粒料以 200 號篩乾篩，停留於 200 號篩上之粒料再濕篩過 200 號篩。為滿足洗淨度上的要 求，倒入一定的水量後，需以手均勻掏洗並直到掏洗後的水 清澈為止。濕篩後細粒料水溶液以容器承接收集，靜置沉澱 並舀出多餘水分後，可以控制水的含量。粗粒料則置入烘箱，

烘乾至 24 小時。

6. 檢核決定拌和比：經由本程序所得到粒徑分佈與粗細粒料分 離的結果極為相近，檢核目的是為了確保若程序上有疏失，

可馬上檢核出來。拌和比則可控制細粒料的含量，因此決定 以接近天然軟弱岩石之細料比例 50%作為拌和細粒料的比 例。

7. 依比例拌和：按照比例秤取粗料重量與細粒料水溶液進行調 配，細粒料水溶液的水重量約佔總粒料重的 26%。

8. 組裝模具：試體模具設備如 3.2 節所詳述，模具內側鋪設一層 保鮮膜(PVDC memberane)以減低側壁摩擦力，同時減少模具 生鏽的機率。

9. 灌模：拌和好的材料填裝注入模具中，上下各放置不織布 (PPGS–3010) 以 代 替 透 水 石 充 當 透 水 材 料 與 濾 紙 (ADVANTEC-No.2)防止細粒料流失。

10. 高壓壓密：照片 4. 2 為進行人造試體壓密製作之情形。表 4. 1 為製作試體之各階段所施加壓密荷重與加載時間，於第一天 內分階加載至最大荷重(目標荷重)，並維持目標荷重持續至 6 天。另外，本研究曾進行試體壓密試驗以決定目標壓密荷重，

其壓密結果如圖 4. 2 所示。圖中顯示當壓密荷重達 250 噸時，

試體即已完成主要壓密階段，因此製作試驗之最大壓密荷重 以 250 噸為目標。

11. 拆模氣乾養治：製作完成後將試體模具的兩片長邊側壁拆 除，而寬邊側壁不拆除以維持其圍束條件。試體拆除側壁後 放置實驗室陰涼處並以電風扇進行氣乾養治，每顆試體之養 治時間控制在 3 週，試體氣乾養治情形見照片 4. 3。

12. 修整試體：試體氣乾養治完成後，依模型承載試驗條件(如邊 坡條件試體)進行試體人工切割修整，首先以砂輪機大概磨切 試體邊坡(照片 4. 4)，再以刮尺謹慎刮平至邊坡表面(照片 4.

5)，最後以磨平機修整試體表面(照片 4. 6)，以利繪製網格的 施作，試體完成如照片 4. 7。

照片 4. 2 試體壓密製作情形

表 4. 1 分階加載的目標荷重和對應的時間

圖 4. 2 試體壓密試驗曲線

照片 4. 3 試體氣乾養治情形

照片 4. 4 砂輪機修整試體邊坡

照片 4. 5 刮尺修整試體

照片 4. 6 磨平機修整試體表面

照片 4. 7 試體完成照片