第一章 前言
1.1 研究動機與目的
現有文獻對於土壤壓密行為之敘述大多著重於黏土。砂土，尤其是石 英砂，在靜載重作用下，壓縮性通常是很低的（Lee and Farhoomand, 1967;
Vesic and Clough, 1968; El-Sohby and Andrawes, 1972; Hardin, 1985;
Yamamuro et al., 1996）。石英砂靜載重作用下其壓縮行為的發生，主要導因 於砂土顆粒的破碎（crushing）。受高透水性之影響，砂土或粉土質砂之壓 密行為歸類於瞬時沉陷，對於新建結構而言在結構體完成前或完成之同時 壓密沈陷即已完成因此一般認為此等壓密不會對結構體有不利之影響。
台灣西部平原在台中以南、台北盆地、東部之宜蘭及花蓮，皆有厚層 含粉土質之砂性土壤，在此等土壤上進行的土木工程包括重大之公共工程 建設例如捷運系統、高速公路以及高速鐵路等。Huang et al. (1999) 針對麥 寮砂（Mai Liao Sand, MLS）所做單向度壓密試驗顯示 MLS 之壓縮性至少 比Ottawa sand 高出 5 倍以上。柳志錫等人(2004)之研究顯示，台灣西海岸 地層之下陷，其中非常重要之原因是粉土或粉土細砂受地下水下降，有效 應力增加而導致之壓密而來。如果要有效的解釋台灣粉土細砂之現地或室 內試驗結果必須首先能夠掌握此等土壤高壓縮性之特性，以及此一高壓縮 性對大地工程結構之影響。然而現有文獻對相關知識之敘述相當有限。基 於以上原因，作者使用台灣員林砂（Yuan Lin Sand, YLS）以及高雄地區的
2
粉土細砂（Kao Hsiung Sand, KHS）所得非擾動土壤試體，搭配麥寮地區的 粉土細砂(Mail Liao Sand, MLS)製作重模試體，並進行礦物含量分析以及一 系列之等速率應變壓密試驗(Constant rate of strain, CRS)與單向度壓密不排 水三軸試驗(CKoU)，來決定此等細砂其壓縮性與礦物含量、顆粒形狀之關 係，並對未來決定此類土壤壓縮性之研究提出建議。
1.2 研究流程
本研究所使用的試體來源主要可以分成麥寮砂(MLS)、員林砂(YLS)與 高雄砂(KHS)三部分，以下就將這三部分試體的試驗項目進行描述:
1.2.1 麥寮砂(MLS)
本研究使用麥寮砂製作重模試體進行一系列的單向度等速率應變壓密 試驗(CRS)與 Ko壓密三軸試驗(CKoU)。作者於實驗過程中製作沒有齡化效 應(aging effect)的過壓密試體，藉此來比對正常壓密與過壓密麥寮砂的壓密 曲線之間的差異。作者並引用Pestana and Whittle (1995) 針對非凝聚性土壤 所提出的壓密模式(MIT-S1)，對麥寮砂的壓密行為作一完整的描述。
1.2.2 員林砂(YLS)
員林砂主要是由 Laval sampler 所取得的低擾動原狀試體(Huang and Huang, 2007)，對低擾動的員林砂(YLS)試體進行 CRS 與 CKoU 等試驗，並
3
使用麥寮砂試驗中所獲得的壓密模式來對現地的員林砂進行描述，驗證該 模式的適用性與了解擾動對非凝聚性砂土的壓密特性的影響。
1.2.3 高雄砂(KHS)
高雄砂的低擾動試體是使用Gel Push Sampler (Huang et al., 2008)於高 雄捷運 O-1 車站進行取樣，所得低擾動試體與重模試體進行 CKoU 與 CRS 試驗。總括上述的試驗結果，除了驗證所引用的壓密模式是否適合用於描 述台灣的西南部常見的粉土細砂之外，也將探討非擾動試體的壓密行為以 及壓密過程中K0值的變化情形。研究架構流程請見圖1-1。
1.3 論文內容概述
本論文內容如下：
第一章：研究動機與目的、研究流程及論文內容。
第二章：本章就實驗所用的麥寮砂、員林砂以及高雄砂的基本性質做 一完整的描述。
第三章：本章節將對相關的理論基礎做一系列的回顧作業，並針對本 研究所引用的壓密模式做詳細的介紹。
第四章：本章針對實驗方法與實驗儀器進行詳細的介紹。
第五章：本章重點在於探討等速應變壓密試驗(CRS)與 Ko 壓密三軸試 驗(CKoU)的實驗結果。
4
第六章：結論與建議，針對本研究之試驗結果定下結論，並提出後續 研究方向之建議。
5
6