第四章 研究結果與討論
照片 3. 7 RG-8 纜線加入 (a) 球形節點 (b 圓柱形節點
第四章 研究結果與討論
本研究主要分為三個部份來說明，第一、大型直剪儀試驗重複性改良：
有鑑於重複性會影響試驗的品質及後續的量化處理，先行探討林文欽(2007) 試驗的可靠性，再進行後續的試驗；第二、模擬於軟弱土壤中，剪動方式 為一非應力集中的行為；第三、在纜線上加入節點，評估是否有助於增強 TDR 反射訊號。最後綜合以上結果，改善林文欽(2007)於現場所建議的安 裝標準程序，使其更完整。
4.1. 錯動變形試驗影響因子探討
為了充分模擬更加符合現地軟弱土層的剪動行為，以及量化變形量，
規劃了一系列錯動變形試驗，試驗配置與規劃已於3.2.5 節詳述，主要目的 為能於各種地層中量化變形量，並藉由試驗結果探討不同試驗配置條件 下，外部位移量(δ)與TDR反射係數(ρ)之關係，以利後續量化分析工作。
隨試驗過程記錄TDR反射訊號、剪力盒相對位移量、圍壓應力及剪應力，
不同試驗條件下的剪應力∕正向應力-位移曲線分兩種纜線整理如圖 4. 1及 圖4. 2，從目前試驗累積的經驗觀察發現，當剪力盒剪動到約 70mm左右，
剪力盒剪動面會越來越靠近水泥試體，導致水泥試體被剪力盒直接壓迫，
因此，剪動70mm以後的試驗數據不足以採信，後續試驗曲線皆只繪至 70mm。
0 10 20 30 40 50 60 70
Shearbox Displacement δ, mm
Shear stress τ, kN/m2
τ v.s. δ
Shearbox Displacement δ, mm
Shear stressτ, kN/m2
τ v.s. δ
茲將室內錯動變形試驗結果分為試驗重複性、剪力帶寬度對於TDR 反 應之探討與提高TDR 訊號靈敏度之成效等三個影響因子，依序在後續小結 討論。
4.1.1. 大型直剪儀改善：試驗重複性
試驗若沒有重複性，則將很難有可靠的數據進行量化變形量，因此首 先針對林文欽(2007)室內大型物理模型進行改良，逐步釐清造成試驗重複 性不佳的原因。
參考先前林文欽研究建議，軟性(RG-8 型)纜線適用於較軟弱地層，試 驗外填材料採用渥太華砂；而剝皮硬性(P3-500 型)纜線適用於較堅硬地層，
試驗外填材料則使用細礫石，控制灌漿配比(W/C = 1：1)，並於每次試驗 施以固定之圍壓應力(285.21 kN/m2)以確保每次邊界條件為相近，探討纜線 於固定配置靈敏度(sensitivity, S)及初始啟動門檻值(trigger threshold value, δD)之結果。試驗結果將分為外填材料-灌漿-纜線複合勁度、TDR 反射波形 與各纜線之靈敏度(S)與初始啟動門檻值(δD)、回歸啟動門檻值(δ0)四個 部份。
(1) 外填材料-灌漿-纜線複合勁度：
固定條件下，不同纜線之剪應力-位移曲線如圖 4. 3，對應整體複合材 料剪力勁度(shear stiffness, kgs)整理於表4. 1，其中纜線種類後面有括號fix 的是表示有束制水泥試體及纜線，沒有括號的為林文欽(2007)先前試驗所 得，各纜線所對應的線性段斜率差異不大(RG-8 型=37~51、P3-500 型
=94~117)，可證明每次試驗條件配置近乎相同。
0 10 20 30 40 50 60 70 0
100 200 300 400 500 600 700 800
Shearbox Displacement δ, mm
Shear stress τ, kN/m2
τ v.s. δ
P3-500 + W/C=1 + Fine Gravel + σv=285.21 kN/m2 P3-500(fix) + W/C=1 + Fine Gravel + σv=285.21 kN/m2 P3-500(fix) + W/C=1 + Fine Gravel + σv=285.21 kN/m2 RG-8 + W/C=1 + Ottawa sand + σv=285.21 kN/m2 RG-8(fix) + W/C=1 + Ottawa sand + σv=285.21 kN/m2 RG-8(fix) + W/C=1 + Ottawa sand + σ
v=285.21 kN/m2
圖4. 3 固定纜線，相同配置下之剪應力-水平位移曲線
(2) TDR 反射波形：
圖4. 4為各纜線反射係數，相同條件下，模擬現地狀況加入束制的機制(束 制水泥試體及纜線)，強迫纜線被拉緊，軟性RG-8 纜線因原本勁度較小，
束制後反而造成勁度變大，需要較大的外力才能將纜線外覆之灌漿材料擠 碎(如照片4. 1)，促使纜線產生反應，導致不易產生波形反應；而相對來說，
硬性P3-500 纜線本身勁度較大，束制前後變化不大，因此波形變化沒有軟 性纜線來的明顯。與林文欽(2007)的試驗結果相比，雖然束制後軟性纜線 反射波形不明顯，但是其發展的趨勢較具一致性(如圖4. 4)。
0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2
Reflection Coefficient, ρ
0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 1.1
Cable length, m
0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3
P3-500(fix) + W/C=1 + Fine Gravel + σv=285.21 kN/m2
Reflection Coefficient, ρ
0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3
-0.3 -0.2 -0.1 0
P3-500(fix) + W/C=1 + Fine Gravel + σv=285.21 kN/m2
Cable length, m
圖4. 4 相同纜線受剪之反射波形
照片 4. 1 同種纜線相同配置灌漿材料之變形模式