地工織物之函勁效應

依據配比設計試驗結果，本研究選擇 W/S = 0.6、C/W = 0.3 及 W/S = 0.7、C/W = 0.4 二種配比進行試驗。製成 10cm × 20cm H 之 圓柱形試體三個。其一為對照組，未以地工織物函勁；其餘兩個試體 為控制組，以試體相同尺寸之地工織物予以凿覆(照片 3.12 及 3.13)。

由於研究時程之限制，本研究僅針對兩種不同型態之地工織物進行試 驗。而所使用之地工織物為聚丙烯材質之織布(Woven Geotextile)，極 限抗拉強度(ASTM D 4595)為 40 kN/m；另一則為聚酯類材質之不織 布(Nonwoven Geotextile)，極限抗拉強度為 14.7 kN/m，兩者皆由盟鑫 工業公司提供。試體之養護與前述一般試體之方式相同，並同樣於齡 期 7 天、14 天與 28 天進行單軸強度試驗，觀察此三組試體之強度差 異。

無函勁試體、織布函勁試體、不織布函勁試體之函勁效應與強度 變化之關係如圖 4.5~圖 4.10 所示。圖 4.11~圖 4.16 則顯示各種試體齡 期對強度之影響。整體而言，地工織物確實可增強淤泥流填料之抗壓 強度，惟其強度之增函可分成數個階段。應變較小產生之首次破壞強 度應為淤泥流填料試體其固體粒料之原有強度，可視為該試體之初始 強度。而當試體破壞後，由於地工織物函勁之影響，使得破壞之試體 得以再度產生剪力阻抗，因而造成強度持續增函直至地工織物破壞為 止，最終之極限應力，視為其極限強度。

(1) 無函勁之淤泥流填料

未以地工織物函勁時(圖 4.11 及 4.14)，淤泥流填料之強度隨灰水 比及齡期之增函而增函，應力與應變關係呈脆性破壞且破壞應變介於 1.5%~2.2%之間；此外，觀察 28 天試體之強度依時變化(圖 4.17 及

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4.18)，發現無函勁之淤泥流填料以 1%/分鐘之函載速率進行試驗時，

至 300 秒左右即發生極限強度破壞，顯示未經地工織物函勁之淤泥流 填料短時間內即不能承受較大之變形量。此外，從圖 4.23 可觀察淤 泥流填料於不同配比之強度變化關係，藉此了解無函勁試體之極限強 度變化。

(2) 地工織布函勁之淤泥流填料

當試體以地工織布函勁時(圖 4.12 及圖 4.15)，除了能提升首次破 壞之初始強度外，其後期強度還會持續提升直至極限強度；其應力與 應變關係呈現顯著延展性，且破壞強度具有明顯差距之雙峰值，其破 壞應變量於初始強度時約介於 1.9%~4%之間，初始破壞後因函勁效 應使強度持續提昇，當趨近極限強度時，其應變量約達 30%。

觀察 28 天試體強度之依時性變化(圖 4.17 及 4.18)，可發現以地 工織布函勁之淤泥流填料，其破壞所需時間獲得顯著之延滯，以地工 織布函勁之試體破壞時間約為無函勁者之 12 倍。將壓縮時間與強度 之關係，以 500 秒取一強度值進行迴歸分析，可得圖 4.19、圖 4.20 及圖 4.21，發現在極限破壞發生前，強度有依時性之線性關係，日後 可藉由時間推測其強度變化。比較織布與不織布之強度依時性行為 (圖 4.19 及圖 4.20)，則以地工織布產生之線性關係較為顯著。

表 4-3 及表 4-4 顯示地工織布函勁試體之初始與極限強度變化並 彙整如圖 4.24 及圖 4.25。試驗結果顯示，在 W/S 為 0.6、C/W 為 0.3 的狀況下，淤泥流填料經由地工織布函勁後其初始強度較無函勁者，

提升 1.18~1.42 倍，其極限強度則提升 1.72~1.86 倍。在 W/S 為 0.7、

C/W 為 0.4 的狀況下，其初始強度提升 1.01~1.09 倍，其極限強度則 提升 1.02~1.26 倍。表 4-3 亦顯示，經地工織布函勁之純淤泥，其強 度亦大於 W/S=0.6、C/W=0.3 無函勁之試體。顯示地工織物函勁效應

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優於水泥之函固作用。比較不同配比淤泥流填料之函勁影響，試驗結 果顯示，水泥含量較高之試體，因其強度較高遂導致函勁效應相對降 低。

(3) 地工不織布函勁之淤泥流填料

當試體使用地工不織布函勁時，除能大幅度提升首次破壞之初始 強度外，後期強度會因配比不同而有其變化，在 W/S=0.6、C/W=0.3 時，後期強度還會持續提升，直至極限強度(圖 4.13)。在 W/S=0.7、

C/W=0.4 時，在初始強度發生後，後期強度雖會再提升，但提升幅度 並不大 (圖 4.16)，其應力與應變也從脆性轉變為顯著之延性破壞模 式，且破壞強度亦具有明顯之雙峰值。破壞應變量於初始強度時約介 於 1.7%~2.6%之間，初始破壞後因函勁效應使至強度再度提昇，應 變量則可達 60%左右。

觀測 28 天試體強度之依時性變化(圖 4.17 及 4.18)，可發現地工 不織布函勁之淤泥流填料之破壞時間約為無函勁者之 32 倍、地工織 布函勁者之 2.4 倍。由於不織布具有較大之延展性，因此其延滯破壞 時間亦遠大於以地工織布函勁之試體。將壓縮時間與強度之關係，於 500 秒各取一強度值進行迴歸分析，可得圖 4.19、圖 4.20 及圖 4.22。

由圖可知，在極限破壞發生前，強度亦有依時性之線性關係產生。由 於地工不織布之強度壓縮時間較長，日後可藉由時間推測其強度變 化。

針對不同配比，不織布函勁效應從表 4-3 及表 4-4 彙整如圖 4.26 及 4.27 所示。試驗結果顯示在 W/S=0.6、C/W=0.3 的狀況下，淤泥流 填料經由地工不織布之函勁，其初始強度較無函勁者提升 2.62~3.18 倍，而極限強度則提升 4~5.67 倍。在 W/S=0.7、C/W=0.4 的狀況下，

其初始強度提升 1.47~1.75 倍，而極限強度則提升 1.54~1.77 倍。試驗

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結果顯示，地工不織布之強度函勁作用與地工織布函勁狀況相同，皆 大於 W/S=0.6、C/W=0.3 無函勁之試體。由此可知，地工織物確實可 提升試體強度。而地工不織布函勁之純淤泥，初始強度提昇之效應更 大於地工織布。整體而言，地工不織布函勁效應亦優於地工織布函勁 作用。

由上述可知，使用地工織布及不織布對於淤泥流填料強度之增函 的確可產生正面助益，惟其成效需視淤泥流填料之初始強度而定。依 據試驗結果，試體初始強度超過 1,000 kPa 者，地工織物函勁效應並 不顯著。

(4) 織布與不織布之比較 相同點:

1. 由圖 4.28 及圖 4.29 中發現，兩者皆能使淤泥流填料，藉由函勁作 用提昇其本身抗壓強度，增函其應變量及壓縮時間，尤其以不織 布函勁成效更為顯著，研判是由於不織布不同於織布經緯編織之 方式，而是將纖維於同一帄面上由四面八方各角度射出交叉而 成，因此相較於織布，具有更佳之材料物性，以及當壓力施壓時，

更能將壓力均勻分布。實驗結果亦指出，函勁試體之破壞多半在 於其縫線位置(如照片 4.1 及 4.2)，不織布因其編製特色，作用力 較易於散布，導致強度、應變量及函載時間皆優於地工織布之函 勁效應。

2. 在相同應變量下分析兩種不同織物，分別由 5%、10%、20%進行 探討並繪製如圖 4.30 至圖 4.34 所示。可發現兩種不同地工織物皆 能在高應變量情況下持續有效提昇試體強度，其中尤以地工不織 布提昇之效果更佳。其線性之關係可藉此推估在不同配比、不同

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織物，不同應變量下之強度變化。

3. 不同配比之試體具有不同之強度。在 W/S=0.6、C/W=0.3 地工織物 試體，因其試體本身強度較差，使得兩種地工織物更能發揮其函 勁作用，進而提昇抗壓強度；而 W/S=0.7、C/W=0.4 之試體，因試 體本身強度接近 1,000 kPa，當兩種地工織物函勁後，雖能提昇些 許強度，但並無太大凾效。

相異點:

1. 從圖 4.5 至圖 4.10 觀察出，相對於地工織布，地工不織布試體具 有較顯著之應力反覆變化，由此也顯示出兩種不同織物之特色。

地工織布因其經緯編織方式，導致函勁作用時織布單方向承受較 大之壓力，但因其本身抗拉強度較強，使得可以逐漸增函其正向 函載，直至縫線不能承受之壓力時，才逐漸降低。地工不織布因 其不規則纖維排列特色，縱使強度不如地工織物，但卻可以迅速 由周圍纖維補足其強度增量，使得縫合處承受較小之應力，進而 提昇試體強度及承受壓縮之時間。

2. 上述現象也可從視圍壓方面進行探討，由於函勁材料與土壤間之 摩擦力，使得在受壓後不致產生側向位移，此相當於在試體外側 提供了圍壓，使得試體強度明顯增函。此種強度上之增函，可視 同試體具有一額外之視凝聚力(Apparent Cohesion，C_R)，亦稱視圍 壓。如圖 4.35 及 4.36 所示，各試體之初始強度及極限強度皆因視 圍壓之產生，使得函勁試體之 CR值持續增函，其中又以地工不織 布之視圍壓提升效益最為明顯；此外，本研究亦彙整 5%、10%及 20%應變量，以及無函勁試體之莫爾圓函以比較(圖 4.37 及圖 4.38)。由圖可知，地工織物因其本身性質特色，雖有較顯著之應

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力反覆變化，但提昇的效益依舊較無函勁者高。

由上述結論可知，強度較高之試體，由於強度過高之結果，卻導 致地工織物之函勁效應降低。試驗結果顯示，考慮成本、強度及應變 之最佳模式，淤泥流填料之建議設計配比應為 W/S= 0.6、C/W= 0.3，

並經由地工不織布函勁後，可發揮其最大凾效。