第五章 力學試驗成果
5.2 灰色板岩夾灰色黏土類材料
5.2.5 影響強度因子探討
由文獻回顧可得知岩塊含量與強度與土壤基質本身強度會影響 類併構岩材料，而由於本研究所研究之併構岩材料灰色板岩夾灰色 黏土中，基質基本物理性質相當接近，皆為高塑性的黏土或高塑性 的粉土，且大顆粒的岩塊為板岩。因此就影響強度之因子只剩下岩 塊含量之影響。
觀察施做之試體，無論岩塊大小與含量，於試體破壞後由試體 表面觀察及剝開試體檢測，發現破壞面未有直接穿越岩塊者，多為 沿著岩塊間發展，如圖 5-24 及圖 5-25 所示，紅色曲線顯示為破裂 面。本研究結果與 Medley(2001)定義併構岩之破壞形式類似。另外 岩塊分佈較少的地方產生膨脹的情形，而岩塊多的區域則束制膨脹 的行為。
另外，雖然破壞面未通過岩塊，然而較高岩塊含量之試體其岩 塊與岩塊間基質受到擠壓導致岩塊邊緣產生破裂的現象，推測高岩 塊含量試體強度可能受岩塊間於受剪狀態下接觸摩擦而提高。圖 5-25 為岩塊含量大於 50%之試體，明顯可看出因材料岩塊含量大，
受岩塊束制而膨脹效應不明顯，試驗結束後檢視發現岩塊可能有相 互磨擦而產生邊緣破碎之行為。
如上所述，高岩塊含量試體於破壞面兩側的岩塊有相互擠壓且 摩擦的痕跡，破壞面較蜿蜒曲折，因而增加試體破壞介面之粗糙度，
增強了併構岩摩擦阻抗(圖 5-27)。相對的，岩塊含量少之試體之破 壞介面較平滑，破壞面兩側的岩塊岩塊與岩塊間摩擦不明顯，表現 強度較弱(圖 5-26)，此與 Medley(2001)所提出之併構岩強度與岩塊 含量關係符合，另外也驗證了 Montrasio(1998)年所提出當複合性材 料岩塊含量高時，岩塊間磨擦而反映了較大的強度。
圖5-24 破壞曲線與岩塊分佈圖(N2 18.4 ~ 18.6m)
圖5-25 破壞曲線與岩塊分佈圖(AH-1 37.80 ~ 37.95m)
圖 5-26 低含量併構岩材料破壞曲線示意圖
圖 5-27 高含量併構岩材料破壞曲線示意圖
5.2.6 利用實驗結果與數值模擬決定崩積材料剪力強度參數
之建議
由本研究鑽探岩心之物性分析結果得知，本崩積材料具高度不 均質性，甚難取得足夠岩性相近的試體進行三軸試驗，亦即甚難由室 內試驗決定其強度參數。因此本文建議利用單一試體三軸試驗結果進 行數值模擬標定，待模擬結果與實驗結果接近後，固定使用參數，再 進行不同圍壓數值模擬，最後可由模擬所得的應力應變曲線結果計算 彈性模數極強度參數等。謝孟修(2007)利用 FLAC 軟體已可模擬 2-D 下類併構岩的三軸排水剪力試驗，而張永奇(2008) 利用 FLAC 軟體 已可模擬3-D 下類併構岩的三軸排水剪力試驗。利用數值模擬與已施 作試驗之試體相互比對，並模擬不同圍壓下之應力應變情形，企圖求 得類併構岩之材料力學參數。
謝孟修(2007)數值模擬之方法為：
1) 在數值模擬前，首先製作數值模擬的試體。方法為將岩心試體表 面展開(圖 5.23)，並切割為三各單位。成為三顆長徑比 2 之試體(圖 5.24)。
2) 定義板岩與土壤基質的力學參數，如凝聚力與摩擦角。
3) 模擬試體在圍壓 2.0 kg / cm2、4kg /cm2、6kg /cm2、8kg/cm2下之三 軸排水剪力試驗，得到模擬試體材料之應力應變曲線並計算其力
學參數。
圖 5.25 為 SG-Ah102 實驗結果與謝孟修數值模擬結果之應力應 變曲線。圖中三組數值模擬對象岩塊含量稍有差距，然而應力曲線相 似，皆在3 %應變量以內達到尖峰後產生應變軟化，三者尖峰軸差應 力相當接近。其模擬結果與本研究 SG-Ah102 試驗結果比較，在應力 應變曲線或是強度卻有相當大的差異，推測可能原因為本研究所做三 軸不排水試驗為利用飽和試體。然而謝孟修數值模擬為模擬一2-D 乾 燥試體，因此兩者可能應力應變行為會有不同之表現。未來數值模擬 在考慮3-D 之邊界條件與孔隙水壓變化後，應更較能模擬室內試驗之 結果。對此，本文對未來室內試驗與數值模擬決定力學參數之流程（圖 5.26）作如下建議：
1) 對單顆併構岩試體進行三軸試驗，得到強度、應力應變曲線。
2) 數值模擬調整參數與邊界條件，模擬出與室內試驗接近之應力應 變行為與強度。
3) 數值模擬進行該試體不同圍壓之三軸試驗模擬，回歸後得到併構 岩強度參數C’、Φ’。
利用篩分析或岩心判釋，決定梨山崩坍地各地層屬於何種含量之併構 岩，因此可得到梨山崩坍地層之強度參數。並可提供邊坡穩定分析作 為參考依據。