第三章 實驗佈置及實驗步驟
3.3 實驗步驟
本研究實驗步驟流程如圖3-6 所示，各試驗過程如下。
3.3.1 渠槽流量之率定
流量率定部分，採用大型明渠試驗水槽，於渠槽出流處連接一蓄 水槽，量測其蓄滿速度求得其流量，相關數據如表3-1 所示、率定曲 線如圖3-7。
3.3.2 篩分析試驗
試驗儀器︰
1. 烘箱
2. 標準篩 3. 搖篩機 4. 電子秤
試驗步驟:
1. 將試驗之沙土置入烘箱烘乾。
2. 量測各篩號之篩重。
3. 將烘乾之砂土倒至疊好之篩組中順序為＃4、＃8、＃16、＃30、
＃50、＃100、＃200、底盤並加上頂蓋。
4. 將篩組置於搖篩機上搖動 5 分鐘。
5. 分別秤各篩加土重。
6. 將數據繪製成表格與圖形，篩分析粒徑分布如表 3-2、圖 3-8 所 示。
3.3.3 土壤比重試驗
實驗堤岸採用天然河砂為實驗材料，而土壤基本性質為工程上所
2. 恆溫水槽(保持比重瓶溫度) 3. 酒精燈
4. 電子秤 5. 烘箱 6. 燒杯 7. 溫度計 試驗步驟:
1. 取試驗用土置入烘箱烘乾 24hr 後取用取烘乾土重 30g。
2. 量測比重瓶空瓶重(wc) 。
3. 比重瓶裝水到記號位置秤重(Wc+w) 。 4. 將土放入空比重瓶中加入水淹沒土體。
5. 將比重瓶放於三角鐵架石棉板上加熱以驅除氣泡。
6. 將比重瓶放置於水盆冷卻直至室溫。
7. 將冷卻之比重瓶加水至標記刻度秤重(Wc+s=w) 。 實驗結果如表3-3 所示。
3.3.4 土壤直接剪力試驗
直接剪力試驗，目的為模擬現地土壤之抗剪強度，求得凝聚力：
c 及摩擦角:ψ，提供邊坡穩定、基礎承載力、開挖隆起穩定性之參考，
上下兩半之間裂縫破壞，而非最弱面發生破壞，儘管如此直接剪力試 驗仍為最簡單經濟之方法。
試驗內容：量測土壤的不排水剪力強度、摩擦角、凝聚力。
試驗儀器：
1. 直接剪力試驗儀：
(1)剪力盒
(2)垂直力承載裝置 (3)剪力承載裝置 (4)測定裝置包括:
(a)水平變位測微儀；
(b)垂直變位測微儀；
(c)壓力環。
2. 砝碼 3. 電子秤 4. 碼表
的計算。
3. 剪力盒組好，裝於剪力儀上。
4. 秤取一盤試驗用之乾砂。
5. 將砂土放入容器內，鋪成約 2.8cm 厚。
6. 將蓋板放置於土上。
7. 量出試驗厚度。
8. 施加所要的正向力。
9. 將上盒與下盒分開一段距離。
10. 架好量測之應變計，記錄初始讀數(表格中)。
11. 進行試驗前，需檢查剪力盒之上下部份不相接觸，避免上下盒 間產生摩擦阻力。
12. 開始施加剪力，並每隔 10 秒記錄側向位移、垂直位移及側向 力(later displacement、vertical displacement & later force)。
13. 試驗待水平位移以達試體全長之 15%，即停止試驗。除非作用 之剪力已先達一固定值，則可停止。
14. 將數據製成表格與圖形繪製，(如表 3-4~表 3-6、圖 3-9)。
3.3.5 土堤製作
堤岸的施作，堤岸材料使用天然河砂；由於本實驗僅探討溢頂水
流對，堤內堤岸之沖蝕現象，並不考慮堤外邊坡潰壞造成之影響。因 此，堤岸施作為堤內部份，而堤岸邊坡坡度採用 1:2 及 1:1.5 之比例 施作，邊坡坡度分別為tan (0.5)−1 及tan (0.67)−1 ，土堤分二層施作，每層 均以標準夯錘夯實兩下(如照片 3-5)，夯錘錘重 2.5kg、落距 40cm，
夯實完成後，再以 1:2 及 1:1.5 比例之壓克力板與鏝刀施作出所預設 坡度。
3.3.6 堤岸沖蝕試驗
堤岸沖蝕試驗，在經過水槽率定、土壤含水量、土壤比重試驗、
粒徑分析、土壤剪力試驗及土堤製作完成後，即可進行堤岸沖蝕試 驗，其步驟為:
1. 於觀測斷面，架設四台錄影照相機及一台雷射測量儀(如照片 3-6)。
2. 開啟四台錄影照相機與雷射測量儀器，使雷射光線投射於代表 斷面。