第四章 滲透管溝之試驗研究
第五節 室內土壤試驗
本計畫分別於新店-A、新店-B及新店-C三試驗孔進行土壤取樣，
深度約為1m（取樣位置如圖4-27所示），以進行室內土壤物理試驗及 進行土壤分類，室內土壤試驗委由國立台灣海洋大學河海工程學系大 地工程試驗室進行；本節將介紹室內土壤試驗之試驗項目並討論試驗 結果。
一、試驗項目
室內試驗為土壤一般物理性質試驗，試驗項目包括顆粒分析（篩 分析、沉降分析）、比重及阿太堡限度之測定等；藉由一般物理性質 試驗結果，可將土壤依據統一土壤分類法予以分類。各試驗項目分述 如下：
(一) 比重試驗
土壤的比重（Gs）定義為土壤顆粒的單位重與4oC水的單位重之 比；本試驗係使用50c.c.比重瓶測定土壤之比重，試驗方法係根據美 國材料試驗學會ASTM 854之規定實施，並於20℃水溫中之土壤比重 值為報告值；通常砂土的比重約為2.6，黏土約為2.6~2.9。
飽和土壤
未飽和土壤
取樣位置
圖4-27 土壤取樣位置及滲透試驗土壤剖面滲流概況示意圖
(二) 粒徑分析
顆粒大小分析試驗包括比重計分析（沉降分析）及篩分析試驗。
篩分析主要在分析粒徑為.4.75mm(#4)~0.075mm(#200)之土壤顆粒；
沉降分析則是分析通過#200號篩之細顆粒。
沉降分析
本方法根據美國試驗學會ASTM D422之規定實施。試驗時取烘
乾之適量土樣，黏土或沉泥質土約50公克，砂質土約100公克，置於 矽酸鈉溶液中18小時後再經電動攪拌機攪拌後置入於1000c.c.量筒 內，加蒸餾水至1000c.c.使筒內懸浮液充分混合均勻後靜置於平坦桌 面，於不同之歷時讀取比重計讀數。
篩分析
本法係根據美國試驗學會ASTM D452之規定實施。取適當土量 倒入整組篩網中（#4、#10、#20、#40、#60、#100、#140、#200），
經搖篩機15分鐘搖篩後，記錄留在每個篩網上之土樣重，利用土粒直 徑與通過百分比繪製粒徑分佈曲線。
(三) 阿太堡限度試驗
本試驗方法係根據美國試驗學會ASTM D4318之規定實施，試驗 目的在測定土壤液、塑性限度。液性限度（LL）為土壤介於液態與 塑態的臨界含水量，其試驗方式是記錄在不同含水量下的擊數，經由 含水量和擊數的關係曲線圖可以得到相當於擊數25下的含水量，此即 液性限度。塑性限度（PL）為土壤介於塑態與半固體的臨界含水量，
其試驗方式是將土壤均勻拌和好後，將土搓成橢圓形後，置於毛玻璃 上慢慢搓揉成細圓條形，當搓至直徑3mm時適生8~10mm為碎塊或裂 縫，量測此時之含水量，即為塑性限度。
(四) 土壤分類
土壤分類係根據美國試驗學會ASTM D2487之統一土壤分類系 統為之。根據試驗室所測定之土壤顆粒大小特性、阿太堡限度等予以 分類。
二、試驗結果
篩分析試驗結果如圖4-28所示，而依據篩分析試驗結果可進行土 壤分類，土壤分類結果及其物理參數如表4-11所示。
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表4-11 新店試驗區土壤物理試驗結果一覽表
10-5~10-7 cm/s 甚至低於 10-7 cm/s，這與前節現場滲透試驗所得之滲透 砂質礫石(Sandy gravel)
細砂(Fine sand)
10-1~10-3 中
砂(Sand)、粉土質砂(Silty sand) 10-3~10-5 低 粉土(Silt)
粉土質黏土(Silty clay)
10-5~10-7 非常低
黏土(Clay) <10-7 幾乎不透水 資料來源：
1. Bardet, J.P., 1997, Experimental Soil Mechanics, Prentice-Hall, Inc.
2. 本計畫整理。
土壤為非均質性材料—各層土壤組成可能不同
土壤為非等向性材料—同層土壤材料行為及工程特性會因方向 不同而變化
土壤為非線性材料—力學變化為非線性
土壤具記憶性—作用在土壤之行為會影響其特性
因此我們在實驗室研究土壤特性時，此取樣土壤之特性能否「代 表」取樣區地層之特性？通常需輔以現地鑽探資料才能加以判定，若 實驗室試驗結果與現地試驗相左時，則以現地試驗結果為主。
若各層土壤組成不同，則各層之滲透係數也相異，若以某一深度 或某層土壤之滲透係數來代表此地層之滲透性，未免以偏蓋全；為克 服此項問題，本計畫在進行現地滲透試驗時，即一場暴雨延時，約 60~90min 為控制因子，即水在土壤中滲流 60~90min 後之滲透係數為 判定依據，此滲透係數應可客觀的「綜合」反應試驗區地層之滲透性。
由前節現地探勘、試驗結果及實驗室土壤物理性質分析，新店試 驗區之表層土壤（深度約 1m）應屬於級配回填土，土質為低塑性黏 土及低塑性粉土；而試驗區滲透係數介於3.40 × 10-5~1.11 × 10-3cm/s 之間，其滲透性遠大於表層土壤，顯示下層土壤組成可能為滲透性較 高的土壤結構；由本計畫之試驗結果，土壤滲透性應以現地試驗為主 方能客觀評估滲透設施之滲透能力。