第四章 試驗結果分析與討論
4.6 細粒料含量對土壤水分特性曲線之影響
4.6.3 土壤粒徑級配狀態對土壤水分特性曲線之影響
依據統一土壤分類法之分類方法，需要土壤粒徑級配與阿太堡限 度做為分類參考，而粗粒土壤又需計算曲率係數及級配係數用以判斷 是否為優良級配。由此可知除了粒徑分佈曲線上可直接求得之曲率係 數、級配係數以及細料含量外，阿太堡限度以及土壤塑性亦為粒徑分 佈曲線相關之參數。由4.5.1及4.5.2節可知，除細料含量、孔隙比與土
壤塑性會影響土壤之保水性及其吸力行為外，以下將就其它參數作綜 合討論。
(1) 土壤分類
本研究所使用之四種崩積土壤之七種級配所得到之進氣吸 力值列於表4.17，砂崙仔與萬瑞之進氣吸力值繪出如圖4.41所 示。圖4.41中可看出萬瑞地區之崩積土壤進氣吸力值較砂崙仔地 區為高，由表4.1中所列之PI值，萬瑞之PI值較砂崙仔之PI值低，
且此兩種土壤之分類皆為CL，兩者在修正夯實後OMC狀態所對 應之孔隙比則列於表4.18所示，可看出砂崙仔之孔隙比略高於萬 瑞，可能為萬瑞進氣吸力值較砂崙仔地區略高之原因。
邱文宇（2007）利用分類為CL之林口紅土做土壤微觀與基 質吸力之研究指出，土壤於夯實後之微觀可看出大致分為土團結 構與整體結構，若土壤呈現整體性結構之微觀特徵，則整體結構 間之隙縫則會影響整體之孔隙比大小。此結果可與4.5.1及4.5.2 節比對，發現本研究之崩積土壤於砂土質時，吸力行為對於細料 含量較靈敏，而粉土質土壤則是對土壤之塑性較靈敏，崩積土黏 土質土壤與殘留黏土質土壤之微觀結構是否相同，則須進一步研 究。
表 4.17 本研究土樣之進氣吸力值 試驗
土樣
松茂 FC=83％
松茂
FC=60％ 砂崙仔 萬瑞 紅菜坪 FC=45％
紅菜坪 FC=30％
紅菜坪 FC=15％
進氣吸力 值(kPa)
31 23 20 25 19 19 10
表 4.18 砂崙仔與萬瑞夯實後土壤孔隙比 土樣種類 砂崙仔
FC＝76％
萬瑞 FC＝67％
孔隙比
（e） 0.42 0.41
1 10 100 1000 10000
Matric Suction (kPa)
0 10 20 30 40 50
V o lu m et ri c W at er C o n te n t (% )
Sha Lun Tsai Pressure Plate Wan Jui Pressure plate
圖 4.41 砂崙仔與松茂地區之進氣吸力值 (2) 曲線形狀
圖4.42～圖4.48為利用各級配之粒徑分佈曲線以及對體積含 水比正規化後之土壤水分特性曲線繪製於同一圖上，以便比較粒 徑分佈曲線之形狀與土壤水分特性曲線之形狀之關聯性。圖4.42 與圖4.43顯示，雖然松茂地區崩積土壤在較粗顆粒之土壤分佈上 有局部跳躍之現象，但土壤水分特性曲線並未受到粗顆粒之影 響，可能之原因為因土壤中之細料含量較高，因此整體之吸力行
為由細料所控制。由圖4.44與圖4.45顯示，砂崙仔與萬瑞之粒徑 分佈曲線整體呈現較平滑之曲線，而各別之土壤水分特性曲線在 過進氣吸力值後，有隨著粒徑分佈曲線形狀變化之趨勢，但其變 化幅度不大。
圖4.46～圖4.48顯示，紅菜坪因粗料含量較多，因此粒徑分 佈曲線之前段呈現有均勻級配之現象，在土壤水分特性曲線上，
細料含量為FC=45％及 FC=30％之級配在基質吸力大於20kPa 後，體積含水比有下降較快之現象，而細料含量FC=15％則在基 質吸力為10kPa後即開始快速降低體積含水比。
由圖4.42～圖4.48中可以發現，崩積土壤粒徑分佈曲線之形 狀與其土壤水分特性曲線存在著關聯性，並且隨著細料含量越 低，則水分特性曲線與粒徑分佈曲線變化趨勢越有接近之趨勢。
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
Grain size(mm)
0 20 40 60 80 100
P er ce n t p as si n g b y w ei g h t( % )
1 10 100 1000 10000
Matric Suction(kPa)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Normalized volumetric water content
Song Mao FC=83% SWCC
Song Mao FC=83% Grain Size Distribution
圖 4.42 松茂 FC=83% SWCC 與粒徑分佈曲線形狀比較
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
Grain size(mm)
0 20 40 60 80 100
P er ce n t p as si n g b y w ei g h t( % )
1 10 100 1000 10000
Matric Suction(kPa)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Normalized volumetric water content
Song Mao FC=83% SWCC
Song Mao FC=83% Grain Size Distribution
圖 4.43 松茂 FC=60% SWCC 與粒徑分佈曲線形狀比較
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
Grain size(mm)
0 20 40 60 80 100
P er c en t p as si n g b y w e ig h t( % )
1 10
Matric Suction(kPa)
100 1000 100000 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Normalized volumetric water content
Sha Lun Tsai SWCC
Sha Lun Tsai Grain Size Distribution
圖 4.44 砂崙仔 SWCC 與粒徑分佈曲線形狀比較
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
Grain size(mm)
0 20 40 60 80 100
P er ce n t p a ss in g b y w e ig h t( % )
1 10 100 1000 10000
Matric Suction(kPa)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Normalized volumetric water content
Wan Jui SWCC
Wan Jui Grain Size Distribution
圖 4.45 萬瑞 SWCC 與粒徑分佈曲線形狀比較
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
Grain size(mm)
0 20 40 60 80 100
P er ce n t p as si n g b y w ei g h t( % )
1 10
Matric Suction(kPa)
100 1000 100000 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Normalized volumetric water content
Hun Tsai Ping FC=45% SWCC Hun Tsai Ping FC=45%
Grain Size Distribution
圖 4.46 紅菜坪 FC=45％ SWCC 與粒徑分佈曲線形狀比較
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
Grain size(mm)
0 20 40 60 80 100
P er ce n t p a ss in g b y w e ig h t( % )
1 10 100 1000 10000
Matric Suction(kPa)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Normalized volumetric water content
Hun Tsai Ping FC=30% SWCC Hun Tsai Ping FC=30%
Grain Size Distribution
圖 4.47 紅菜坪 FC=30％ SWCC 與粒徑分佈曲線形狀比較
1 0.1 0.01 0.001 0.0001
Grain size(mm)
0 20 40 60 80 100
P er c en t p as si n g b y w ei g h t( % )
1 10 100 1000 10000
Matric Suction(kPa)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Normalized volumetric water content
Hun Tsai Ping FC=15% SWCC Hun Tsai Ping FC=15%
Grain Size Distribution
圖 4.48 紅菜坪 FC=15％ SWCC 與粒徑分佈曲線形狀比較
(3) 級配
土壤之級配優良與否，在統一土壤分類法規定在對粗顆粒土壤進行分 類時，若其細料含量小於 5％時，須以曲率係數與級配係數來做分類，
其分類規定如
表4.19所示。表4.1中列出紅菜坪地區之均勻係數與級配係 數，且三種級配皆為不良級配之土壤。
由Lade等人（1998）指出顆粒排列越趨均勻，會造成孔隙比 越大之問題，因此推測其進氣吸力值會越低。由松茂地區之結果 發現，細料含量越高之級配其均勻係數越低，若均勻係數越小，
代表土壤有均勻級配之現象。
紅菜坪地區之土壤，由表4.1中可看出，當細料含量越低時，
其均勻係數隨著降低，此結果與圖4.36之土壤水分特性做比較，
發現三種不同細料含量之土壤水分特性曲線幾近平行，代表其因 基質吸力增加，降低之含水量皆相同，但較高之細料含量在進氣 吸力值則較大於細料含量較低之土樣。
紅菜坪地區之三種級配皆無細料含量小於5％之級配，且為 細料含量較低之無塑性之材料，整體之顆粒較大。因此級配之好 壞與土壤水分特性曲線之間是否有關聯性，還需更進一步探討。
表 4.19 USCS 細料小於 5％之分類規定 粗料性質 砂土質土壤
（－＃4＞50％） 礫石質土壤
（－＃4＜50％）
優良級配 Cu≧4
Cc＝1～3 Cu≧6 Cc＝1～3 不良級配 與優良級配之 Cu、Cc任一項不合者，即
為不良級配。