動力貫入設備改良測試結果

改良後的設備先前並無實際的應用經驗，且無法確定裝備的適用性及效果，故進 行儀器的適用性測試。為了確認動力貫入是否能順利地進行貫入試驗，於野外實際 進行動力貫入，試驗地點位於福山研究中心後方水管路旁以及福山源頭集水區，主 要目的並非探測地下土壤的阻抗分佈、土壤厚度及土壤岩層交界面位置，而是評估 改良後的裝置、記錄方式是否合適。

3.2.1 不同貫入錐頭大小的適用性

此次實際測試的結果發現許多問題。首先，不同貫入錐頭會大大影響貫入作業的 進行，尤其是直徑越大的錐頭。其問題在於過大直徑的錐頭，在貫入過程中，容易 受到地下石塊的影響，使得貫入計整體偏移，若要明確量測一地土壤厚度，首先就 必須要確保儀器的水平狀況，過大的錐頭容易使得水平狀況受到影響，而降低試驗 結果的可靠性。除了偏移的情況之外，較大的錐頭也擁有較大的阻力，可能導致貫 入計無法順利進行探測，圖 3.5 為於同一地點取相鄰位置分別進行 3 種不同直徑 錐頭的動力貫入結果，試驗結果顯示，隨著錐頭直徑增加，貫入的𝑁_𝑝𝑑值越高，且 能夠探測的深度較淺，探測的效率較低。評估結果認為表面積較小的錐頭較不容易 受到偏移，且效率較高，最後我們採用與原先簡易貫入相同的錐頭(直徑 20 mm，

角度60°)作為動力貫入的錐頭。

圖 3.5 動力貫入阻抗分佈圖。由左至右分別為使用直徑 20 mm、40 mm、60 mm 的錐頭。

3.2.2 連接裝置的適用性

接著是對於連接裝置的測試結果，測試結果發現，轉接頭雖然能夠成功連接撞擊 馬達，引導撞擊能量貫入，但轉接頭與撞擊頭之間則會因為撞擊能量過大的緣故而 緊密閉合，甚至造成撞擊頭受力變形，產生兩者無法拆卸進行後續延長桿的連接工 作。發現此問題之後，採取耐高溫的潤滑油，高溫複合鋰基極壓滑脂(國光牌，台 灣中油股份有限公司)作為解決辦法，在每次貫入前應在轉接頭內部與撞擊頭外塗 抹潤滑油(圖 3.6)，令兩結構於試驗完畢後仍能成功拆卸；另外於試驗後發現若有 變形情況發生，利用砂磨機打磨撞擊頭部分，去除變形的部分。該作法結果良好，

之後的試驗皆無出現無法拆卸的狀況。

圖 3.6 撞擊頭上油位置

3.2.3 分析記錄方式的適用性

資料紀錄的方式採取影像紀錄，利用影像及剪接軟體判釋貫入秒數的方法，能夠 避免掉人工判釋讀所帶來的誤差，亦能夠減少在野外書寫紀錄的時間，將記錄及計 算帶回室內進行分析，這種作法不僅能夠保有貫入影像提升試驗精準度，亦能夠增 進野外調查的效率，實際應用的結果良好，是合適且方便的紀錄方式。

3.2.4 拔取設備的適用性

於每次貫入完畢後，需回收貫入計進行下個地點的探測，故減少拔取時間有助於 增進調查效率。腳踏式槓桿拔取的測試結果，該裝置能有效的利用較小人力進行拔 取工作，但在測試中仍發現以下缺點，首先套環與貫入計之間摩擦力過大，金屬套 環較難以順利套於貫入計，為解決此問題，同樣利用潤滑劑作為解決方案，該方案 有效解決這個問題。但潤滑劑的使用，使得在拔取過程中，金屬套環有時無法順利 咬合貫入，進而有無法拔取的現象，故我們利用萬能鉗調整適合的鬆緊度，作為金 屬套環的向上施力點。透過這方面的改善，拔取設備能夠順利且有效率的拉拔貫入 計，減少野外所花費的人力時間。

3.2.5 貫入馬達的阻抗限制

徑為48 mm，長度 10 cm，加入潤滑劑的使用可避免與貫入計緊密閉合。

3. 數據紀錄的方式採取影像紀錄，並利用 movie maker 進行數據分析，使用的單 位為𝑁_𝑝𝑑，代表貫入10 cm 所需要的秒數。

4. 腳踏式的拔取設備，加入潤滑劑的採用能夠順利地進行拔取工作。

5. 應用動力貫入試驗，於野外實際貫入土壤 10 cm 的時間應限制在 20 秒以下。