土樣處理與土壤一般物理性質

新竹縣尖石鄉玉峰村玉峰國小與砂崙仔崩塌地處理工程處為本研究選定之 非飽和土壤之試驗場地，在兩處試驗場址進行鑽探及土壤取樣，並將兩處試驗 場址取得之土壤進行室內一般物理性質試驗，但砂崙仔崩塌地處理工程處取樣 結果顯示約2 公尺以下之土層多為破碎岩石，因此只取表層土壤進行試驗。

首先將鑽探取得之土樣進行含水量之量測，接著將兩場址所取得之表層土 樣放置於烘箱內烘乾，並將黏結之土樣粉碎除去樹枝、草根等雜物，接著將土 樣進行篩分析試驗，並將土樣大於 4 號篩以上之土樣去除，保留 4 號篩以下之 土樣進行試驗，處理好之 4 號篩以下土樣將用來進行比重試驗、透水性試驗、

土壤水分特性曲線試驗、飽和三軸試驗及非飽和三軸試驗，以下分別敘述含水 量試驗、比重試驗、粒徑分析試驗、阿太堡試驗及定水頭試驗之結果。

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3.3.1 含水量試驗

土壤中含水量的多寡，對於試驗整體而言絕對具有其一定的影響性，含水 量越高，相對的土壤的強度也變得較弱。為了求得玉峰國小內之土壤的含水量 (ω)，以作為往後試驗及模擬時之基本參數之用，故依照深度由地表至深度 4 m，

每0.5 m 為一分段，共 8 組土樣進行含水量試驗，試驗結果顯示玉峰國小內土樣 的平均含水量約為8.81％，如表 3-1 及圖 3-7 所示；而砂崙仔崩塌地處理工程處 因下層土層多為破碎岩石，故在進行現地鑽孔時只於地表下1 m 及 1.5 m 進行劈 管取樣，將所取的之土樣進行含水量試驗，試驗結果顯示砂崙仔崩塌地處理工 程處之土樣的平均含水量約為7.026 ％，如表 3-2 及圖 3-8 所示。

3.3.2 比重試驗

比重之定義為材料之單位重與水單位重之比值，在土壤力學中常需要利用 土壤比重一值做各種不同的運算。為求得玉峰國小內土壤的比重(G_s)，以作為往 後試驗運算時之基本參數，本實驗也依照深度由地表至深度 4 m，每 0.5 m 為一 分段，共 8 組土樣進行比重試驗，試驗結果顯示玉峰國小內之平均土壤比重約 為2.68，如表 3-3 所示；而砂崙仔崩塌地處理工程處則取表土進行比重試驗，實 驗結果顯示砂崙仔崩塌地處理工程處其平均土壤比重約為 2.69，而劈管取樣得 到地下1m 與 1.5m 之平均土壤比重為 2.665，如表 3-4 所示。

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3.3.3 粒徑分析試驗

土壤的粒徑分佈曲線為土壤力學試驗中最為重要的一環，其不僅可以顯示 出土壤中顆粒尺寸的範圍，以判別土壤為粗粒土壤還是細粒土壤，另外其也提 供了各種粒徑顆粒的分佈型態，因此本粒徑分析試驗進行篩分析試驗與比重計 試驗。試驗結果顯示玉峰國小內之鑽探取得之土壤為粗粒土壤，其粒徑分佈曲 線如圖 3-9 所示，而其取 4 號篩以下之土樣其粒徑分佈曲線如圖 3-10 所示，4 號篩以下之土樣為細粒土壤；而砂崙仔崩塌地處理工程處鑽探取樣之土壤為粗 粒土壤，其粒徑分佈曲線如圖 3-11 所示，其取 4 號篩以下之土樣其粒徑分佈曲 線如圖 3-12 所示，4 號篩以下之土樣為細粒土壤。取 4 號篩以下進行粒徑分析 試驗，其原因為進行透水試驗、土壤水分特性曲線試驗、飽和及非飽和三軸試 驗時試體所用之重模土樣為4 號篩以下之土壤。

3.3.4 阿太堡試驗

阿太堡試驗的結果中，可以得到三個特徵值，分別為液性限度值（LL）、

塑性限度值（PL）及塑性指數值（PI），其中液性限度值（LL）及塑性指數值

（PI）為確定細粒土壤分類的指標，故兩場址皆選取 40 號篩以下之土壤進行阿 太堡試驗。試驗結果顯示玉峰國小之土樣的液性限度（LL）為 27.2 %，塑性限 度（PL）為 20 %，塑性指數（PI）為 7.2 %，為中塑性；而砂崙仔崩塌地處理 工程處之土樣的液性限度（LL）為 20.3 %，塑性限度（PL）為 17.9 %，塑性指

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數（PI）為 2.4 %，為低塑性。

3.3.5 透水試驗

為了解玉峰及砂崙仔兩試驗場址之水力傳導係數，本實驗取兩場址之表土 進行定水頭試驗，試驗土樣為經過處理之 4 號篩以下土壤，而試體之孔隙比玉 峰國小 e=0.77、砂崙仔崩塌地處理工程處 e=0.52，實驗施加固定之水頭壓力並 收集固定時間內所流出之水量以計算土樣之水力傳導係數，試驗結果顯示玉峰 國小內之平均水力傳導係數約為2.45*10^-5 (cm/s)，如表 3-5 所示；而砂崙仔崩塌 地處理工程處其平均土壤水力傳導係數約為7.30*10^-5 (cm/s)，如表 3-6 所示。

經過上面一系列之土壤一般物性試驗，玉峰國小與由砂崙仔崩塌地處理工 程處4 號篩以下之土樣其統一土壤分類法（USCS）分類為：玉峰國小之土樣其 通過 200 號篩之土樣小於 50%屬於粗粒土壤，且通過 4 號篩之土樣大於 50%屬 於砂，另外 200 號篩以下含量大於 12 %而 PI>7 屬於粘土質，因此其統一土壤分 類為SC；而砂崙仔崩塌地處理工程處之土樣其通過 200 號篩之土樣小於 50%屬 於粗粒土壤，且通過 4 號篩之土樣大於 50%屬於砂，另外 200 號篩以下含量大 於12 %而 PI<4 屬於粉土質，因此其統一土壤分類為 SM。