員林民安宮試驗站所取得砂土只有鑽孔取樣而無大量之挖土取樣，
員林砂 (YLS) 三種 Laval 試體（圖 3-2 中之 LS-3-3、LS-1-1 與 LS-3-2）
天然細料含量(fines content, FC) 分別為 18%、43%與 89%，其粒徑分布 曲線與麥寮砂之比較如圖 3-10 所示，細料之定義為通過 200 號篩（孔徑 0.074 mm）之土壤顆粒。員林試驗站地下水位為地表下 2.6 公尺，由 PS Logging 1 孔位中深度 2 公尺及 12 公尺處所取得薄管取樣試體進行單位 重試驗，試體的不飽和單位重為1.50 g/cm3，地下水位以下飽和單位重為 1.90 g/cm3。
員林砂各種不同細料含量砂土試體之物理特性如表 3-1 所列，通過 200 號篩細粒料之塑性指數（plasticity index, PI）都在 15 以下，員林砂之 天然含水量均高於其液性限度（liquid limit, LL），其粗顆粒砂土平均粒 徑D50=0.246 mm，細粒料平均粒徑d50=0.034 mm，粗細土壤顆粒之粒徑 比為 7.24。員林砂 FC=18%、43%與 89%之均勻係數 (coefficient of uniformity) 均大於 4，曲率係數 (coefficient of curvature) 也都介於 1 至 3 之間，所以為級配良好 (well graded) 土壤，根據土壤統一分類法可將員 林砂分類為 SM-SC 或 CL。
表 3-2 為麥寮砂與員林砂之物理特性比較，麥寮砂之粗細土壤顆粒之 粒徑比為 2.49，均勻係數為 2.13 小於 4，曲率係數為 1.08 介於 1 至 3 之
間，所以為均勻土壤 (poorly graded)，根據土壤統一分類法可將麥寮砂分 類為SM。
員林砂之地質背景與麥寮砂相似，所以其組成礦物成分也與麥寮砂 相似，主要含有石英（quartz）、白雲母（muscovite）、綠泥石（clinochlore）
和長石（Feldspar）。圖 3-11 至圖 3-13 分別顯示 FC=18%、43%及 89%
員林砂粗顆粒X光粉末繞射分析 (X-ray powder defraction analysis) 與細 顆粒X光黏土礦物繞射分析 (X-ray clay mineral defraction analysis) 之試 驗結果，X光繞射試驗之相關數據收錄於附錄A-3 至 A-8 (論文所附之光 碟中)。根據X光繞射分析所得之礦物結晶角度（即附錄A 表格之第 5 欄 位－2θ），參考土壤與岩石粉末繞射形態之主要線形表 (Chen, 1977)，
可於圖上標示出各尖峰波形之礦物名稱；再依據附錄 A 表格第 16 欄位 Total area（總面積）計算各主要礦物的成分百分比，此礦物成分百分比 是以權重的方式計算，所以此法僅為半定量的估算法，藉以了解各礦物 成分的組成配比。以員林砂FC = 18%粗顆粒為例，由圖 3-11(a)之主要線 形，判斷主要組成礦物白雲母、綠泥石、石英與長石的個別總面積 (total area) 分別為第 6、8、25 與 29 列的數據，因此所有面積總和為 37860，
以此面積總和分別除各礦物的個別總面積，即可得到各組成礦物的百分 比，以本例中之石英而言，其礦物之百分比約為 74.68%。表 3-3 為員林 砂各種不同細料含量砂土試體之礦物成分含量估算百分比，由表中數據
可知員林砂不論細料含量多寡，其粗顆粒砂土礦物石英含量均超過一 半，組成百分比都在 70%以上；細顆粒員林砂則以白雲母居多，含量均 在三分之一左右甚至超過，組成百分比都在 30%以上。
圖 3-14 顯示員林砂粗顆粒與細料之電子顯微（SEM）照片，顆粒形 狀與麥寮砂相似，多為次角、薄片形（sub-angular and flaky）。不同細料 含量之員林砂最大與最小孔隙比(emax與emin)如表 3-1 所示，數據顯示在細 料含量低於 43%時，emax與emin無明顯變化，但當細料含量高達89%時，emax 與emin明顯變大。最小孔隙比emin(最大乾密度)是根據 ASTM：D4253-1A 方法，使用標準 152.4 mm 內徑之夯模(總體積 = 2830 cm3)，首先對夯模 內之乾砂施加 14 kPa 正向壓力，然後使用電磁振動器以 60 Hz 之頻率振 動 8 分鐘；最大孔隙比emax(最小乾密度)是依據 ASTM：D4254-C 方法，
使用 2000 毫升 (ml) 之刻度量杯，將 1000 公克 (g) 之乾砂放入量杯然 後將杯口塞緊，最鬆情況下乾砂之體積是以快速反轉量杯後乾砂之高度 來決定。
1.0000 0.1000 0.0100 0.0010 0.0001 Sieve opening size, mm
Borehole No. (depth) FC LS-1-1 (3.32 -3.80 m) 43%
LS-3-2 (5.90 - 6.41 m) 89%
LS-3-3 (10.98 - 11.40 m) 18%
MLS
0 20 40 60 80 100
10 30 50 70 90
Percent finer, %
圖3-10 員林砂 LS 試體之粒徑分布曲線
表3-1 員林砂 Laval 試體之物理特性
FC % PL
%
LL
% Gs w
% Cu Cc Group symbol
Origin
emin emax Borehole Depth, m
43 14 21 2.73 33.47 13.46 2.47 SM-SC LS-1-1 3.32-3.80 0.858 1.269
89 19 31 2.75 31.48 11.56 1.98 CL LS-3-2 5.90-6.41 1.012 1.692
18 14 25 2.71 29.11*
34.14** 5.51 2.24 SC LS-3-3 10.98-11.40 0.853 1.285
*以冰凍土壤直接量測含水量
**動態三軸試驗後由反算法求出之含水量
表3-2 麥寮砂與員林砂之基本物理特性
Sand MLS YLS
FC, % 0 15 30 50 18 43 89
emin 0.646 0.589 0.593 0.564 0.853 0.858 1.012 emax 1.125 1.058 1.213 1.308 1.285 1.269 1.692
Gs 2.69-2.71 2.72 2.73 2.75
L.L., % 32 25 21 31
P.L., % 24 14 14 19
Cu 2.13 5.51 11.56 13.46
Cc 1.08 2.24 1.98 2.47
D50, mm 0.195 0.246
d50, mm 0.048 0.034
D50/d50 2.49 7.24
圖3-11(a) FC=18%粗顆粒員林砂之 X光繞射分析圖
圖 3-11(b) FC=18%細顆粒員林砂之X光繞射分析圖
圖3-12(a) FC=43%粗顆粒員林砂之 X光繞射分析圖
圖 3-12(b) FC=43%細顆粒員林砂之X光繞射分析圖
圖3-13(a) FC=89%粗顆粒員林砂之 X光繞射分析圖
圖 3-13(b) FC=89%細顆粒員林砂之X光繞射分析圖
表3-3 員林砂礦物成分含量百分比
Mineral
FC = 18% FC = 43% FC = 89%
Coarse, % Fine, % Coarse, % Fine, % Coarse, % Fine, %
Quartz 74.68 34.32 73.39 30.24 81.44 35.77
Muscovite 6.12 30.86 13.34 45.41 6.84 40.05
Clinochlore 15.67 29.67 7.04 14.78 6.22 17.07
Feldspar 3.53 5.15 6.24 9.57 5.49 7.12
粗顆粒放大150倍（粒徑＞0.074mm） 細顆粒放大3500倍（粒徑＜0.074mm）
圖3-14 員林砂之電子顯微（SEM）照片