第五章 結果與討論
5.3 崩積土併構岩模擬結果
試驗場址之崩積土併構岩基質為砂質黏土，岩塊為弱風化板岩塊，介面 材料性質為低凝聚高摩擦性材料，其材料參數如表5-5。崩積土岩塊無特定 方向性，排列亦無規則可循，故本節僅就岩塊體積比等相關性質對整體力學 行為影響提出定性討論，分成四種岩塊體積比來討論，分別是30%、45%、
60%、75%（目前僅完成 30%、45%、60%，75％結果待補）其他如岩塊角度、
種類、位置皆為隨機產生如圖 5- 27。
所有試體皆分別施予200kPa、400kPa、800kPa 三種圍壓，將每種模擬 條件下之三試體對應各自圍壓所得p、q 值加以回歸後得到 a 及 α 進而可轉換 為c 及φ。同時也將五試體各圍壓下之軸差應力與應變曲線取平均曲線，以 0.003 應變量前之線性段斜率為 E 值。
表 5- 5 崩積土併構岩材料參數
材料參數
岩塊 (block)
基質 (matrix)
介質
（interface）
凝聚力 c ( kPa ) 300 6 0.006 摩擦角 φ ( degree ) 33 30 30 材料密度 r ( kg/m3 ) 2800 1600 2200
體積模數 K ( MPa ) 30000 40 2000 剪力模數 G ( MPa ) 15000 24 1200 張力強度 st ( kPa ) 200 0 0
圖 5- 27 崩積土併構岩模擬試體不同岩塊體積比
5.3.1 岩塊體積比差異影響
各不同岩塊體積比之模擬試體經模擬三軸試驗後得到應力應變曲線，由 資料統計歸納後可得到併構岩整體之力學性質受到岩塊體積比差異的影響趨 勢，分別針對各材料參數討論之。圖 5- 28 為岩塊體積比對各圍壓下軸差應 力的影響趨勢，也間接的反應出了剪力強度的趨勢，隨著岩塊體積比增加亦 隨之遞增。
圖 5- 29 為岩塊體積比對 c 值的影響趨勢，c 值有隨岩塊體積比增加而 遞增的趨勢，但其中在＞45％後遞增趨勢加劇。圖 5- 30 為岩塊體積比對φ 角的影響趨勢，φ角隨岩塊體積比增加而遞增的趨勢較緩和，且＞60％後已 無增加趨勢。
圖 5- 31 為岩塊體積比對 E 值的影響趨勢此圖縱軸為指數座標，由於所 得到影響趨勢較接近於基質，而基質與岩塊之E 值差異甚大，若為一般座標 除了純岩塊外其他座標點皆幾乎貼近於橫軸，故取指數座標來呈現。圖 5- 32 為含純岩塊之影響趨勢，為較明顯的顯示出岩塊體積比對E 值影響的趨勢。
由於有岩塊加勁的作用E 值有隨岩塊體積比增加而遞增的趨勢，且遞增斜率 隨岩塊體積比增加而遞增，但由於E 值岩塊與基質差異大故受壓時壓縮量集 中於基質，故反映於整體行為上仍較接近於基質。
圖 5- 33～35 為不同岩塊體積比間各試體之應力應變曲線，隨著圍壓升 高，相同岩塊體積比之不同試體其應力應變曲線差異減小。如圖 5- 33 及圖
5- 34 在岩塊體積比較低(30%)或較高(60%)時，相同圍壓下各試體間應力應變 曲線差異較小，而在岩塊體積比為45%時，相同圍壓下各試體間應力應變曲 線差異明顯，尤其在圍壓200kPa 時，應力應變曲線差異最大處與平均曲線強 度差約高達 30%左右，明顯的顯示在岩塊體積比處於中等程度時，不同試體 間，岩塊其位置、排列、形狀等狀況之差異，造成應力應變曲線發展趨勢影 響較明顯。
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0% 20% 40% 60% 80% 100%
岩塊體積比
軸差應
力 (MPa)
圍壓200kPa 圍壓400kPa 圍壓800kPa
圖 5- 28 岩塊體積比對軸差應力之影響趨勢
0
1.00E+00
5.3.2 崩積土併構岩模擬結果討論
由於崩積土與漸變帶併構岩在組成的岩塊與基質方面，僅基質的材料性 質有所差異，但本質上性質皆類似黏土，故所表現出之行為趨勢會大致類似。
在岩塊體積比差異造成的影響上，c 值、φ角及軸差應力的趨勢隨岩塊體積 比增加而遞增，φ角由於基質為砂質黏土，其φ角與岩塊差異小，故其遞增 趨勢較緩和，且岩塊體積比＞60%後幾無增加趨勢，可推測岩塊間或岩塊與 基質間接觸增加所提供接觸面的摩擦性質雖亦提升了整體的摩擦性，使得φ 角遞增，但由於貢獻有限故趨勢不明顯。
c 值的趨勢上大致為線性遞增，當岩塊體積比＞45%後遞增的趨勢更為 明顯，可能由於岩塊排列無特定方向性，故岩塊間接觸機會較高，故出現岩 塊間互鎖的狀況更為明顯，故 c 值增加的趨勢隨著岩塊體積比增加趨勢明顯。
軸差應力的隨岩塊體積比增加的趨勢與 c 值十分類似，由於在強度上基 質與岩塊其摩擦性質相差不大，強度的貢獻多來自於岩塊間互鎖所造成的類 似凝聚力之提升，故軸差應力的改變趨勢與c 值的改變趨勢非常相似。
E 值的趨勢方面，由於基質其 E 值所給予參數與漸變帶併構岩相同，故 E 值隨岩塊體積比增加之趨勢也類似，雖然岩塊無特定方向性，但由於基質 相對岩塊過於軟弱，故隨岩塊體積比增加雖有加勁效果，但反映出來之整體 行為仍為基質所主導。
在崩積土併構岩中，由於岩塊無特定方向性，故可概略的假設岩塊長軸
可能出現於任何方向，故其強度較不易因為岩塊排列不同也產生太大的差 異，當圍壓升高，相同體積比下，即使岩塊位置、排列、形狀的組合皆不同，
但應力應變曲線間之差距會較小，如圖 5- 33～35 隨著圍壓 200kPa、400kPa 到800kPa，各體積比下不同試體其應力應變曲線漸趨相似，亦證明了高圍壓 下無特定方向性之併構岩其岩塊形狀、排列、位置等因素對於行為較無明顯 影響。
圖 5- 33～35 中亦可看出，在較低岩塊體積比（如 30%）或較高岩塊體 積比（60%）的情況下，相同岩塊體積比下各試體間應力應變曲線的發展皆 十分相似，而岩塊體積比約在 45%時反而各試體之應力應變曲線差異大，可 能原因為：低岩塊體積比時，岩塊彼此分離，接觸機會低，故岩塊其位置、
排列、形狀等狀況影響不明顯；而在高岩塊體積比時，由於岩塊大多已接觸，
且岩塊無特定方向性，故各方向上岩塊皆可能接觸，相對的岩塊其位置、排 列、形狀等狀況所造成的差異也以不明顯；而岩塊體積比在中等程度時，岩 塊介於一部份接觸一部份分離，岩塊位置、排列、形狀等狀況之差異即可能 造成應力應變曲線發展趨勢的差異。