動力貫入試驗(Dynamic Cone Penetration Test)之裝備設計

為突破上述簡易貫入的限制並保有原本的優點，基於簡易貫入進行改良，令貫 入調查法有較高的調查效率，並能夠應用於廣域的地下結構調查，欲改良的項目 包括貫入之動力、貫入錐頭、轉接裝置、拔取設備及紀錄方式。

3.1.1 貫入動力改良

為了減少簡易貫入中，重錘自由下落所花費的時間與人力，使用汽油引擎活塞 打樁機(POST DRIVER-CHPD 52, CHRISTIE ENGINEERING，圖 3.1)作為貫入動 力，該打樁機搭載HONDA GX35 四行程引擎，利用此引擎之動力，以機械式原

圖 3.1 POST DRIVER-CHPD 52 汽油引擎活塞打樁機簡易結構。

3.1.2 貫入錐頭

因採用打樁馬達作為貫入動力，可能會因為貫入速度過快而導致判釋上的困難，

或者在錐頭阻力過小的情況下，無法明顯顯示出阻抗高低的差異，故訂製了三種相 同角度但不同直徑的錐頭(圖 3.2)進行測試，Type A 與簡易貫入使用的錐頭相同，

為直徑20 mm、角度 60°；Type B 為直徑 40 mm、角度 60°之錐頭；Type C 為直徑 60 mm、角度 60°之錐頭。利用這三種不同型態的錐頭進行測試，進而選出較適合 動力貫入之錐頭型態。

3.1.3 撞擊頭與轉接頭

為符合上述打樁機的引導管，訂製一撞擊頭與轉接頭(圖 3.3)，轉接頭是用以令 貫入計符合撞擊導管的結構，引導撞擊力量傳入貫入計，防止引擎活塞直接打及 貫入計導致鑽桿變形，並穩定貫入計不受橫向力量的影響，包覆部分貫入計及整 個撞擊頭；撞擊頭為承受打樁引擎的撞擊，並有保護貫入計連接結構的功能。撞 擊頭直徑、轉接頭內徑皆與簡易貫入計的直徑一致，為16 mm；轉接頭則為避免 貫入時與馬達引導管閉合堵塞，預留4 mm 空隙，其直徑為 48 mm，長度 10 cm。

圖 3.3 動力貫入計結構。

3.1.4 拔取設備改良

量較小，但當深度很深時，拔取過程非常耗費人力及時間。而動力貫入因為打擊能 量較強，貫入後難以人力拔取，所以必須設計拔取的設備，同時也為了減少拔取所 耗費的時間，自製一腳踏式的拉拔設備(圖 3.4)作為拔取貫入計的方式。該裝置利 用金屬套環套住貫入計，並以可活動的轉向關節、支點、槓桿原理將踩踏的力量轉 換成向上拔取的力量，進而拔取貫入計。

圖 3.4 腳踏式槓桿拉拔設備。

3.1.5 紀錄與計算方式

動力貫入因打擊速度過快，無法記錄打擊次數，故採取秒數作為衡量指標，以影 像紀錄來收集實驗數據。做法為以解析度較高之相機拍攝試驗過程，於野外試驗完 畢後，在電腦上進行數據分析，利用剪接軟體Movie Maker (Microsoft)來擷取貫入 秒數與對應的深度，並將之計算為阻抗值。動力貫入則是採取𝑁_𝑝𝑑來做為單位，其 公式為:

𝑁_𝑝𝑑 = 10 × 𝑡/𝑑(秒) (式 3-1) t 為貫入所耗費的時間，d(cm)為相對應的貫入量，𝑁_𝑝𝑑則代表貫入10 cm 所需的撞 擊時間。

3.1.6 動力貫入法設備重量差異

動力貫入與簡易貫入兩者所使用的鑽桿、延長桿、錐頭等通用設備的重量並無差 異，設備最大的差異在於引擎馬達及轉接頭，這兩個裝置會令總體重量差異達到約 17 kg 左右，若再加入拔取設備，總重量差異會達到約 35 kg 左右。