第二章 文獻回顧
2.1 微至小應變下之應力應變關係量測
Atkinson and Sall1ors (1991)將應變量做三種範圍的定義，如圖 2-9所 示，分類如下：
微應變（very small strain）：指剪應變小於 10-3% 。小應變（small strain）：剪應變範圍介於 10-3% 及 1%之間。
大應變(large strain)：剪應變範圍大於 1%。
本論文所探討之剪應變約為10-4%~1%之間，所以涵蓋微應變至小 應變之範圍。
2.1.1 共振柱試驗（Resonant column test）
根據
Kokusho (1980)，
日本學者 Iida（1938, 1940）在 1930 年代末期即 已發展出以共振柱試驗來量測土壤動態行為之技術。美國密西根大學 Richart 教授所領導之研究團隊也在 1960 年代初期開始發表一系列關於土 壤共振柱試驗之論文（Hardin and Richart, 1963；Hall and Richart, 1963；5
Hardin, 1965；Hardin and Black, 1966, 1968, 1969；Drnevich and Richart, 1970）。
這些試驗通常使用電磁（electromagnetic）的原理作為動力，對土壤試 體施加軸向或扭轉之振動，並根據彈性力學理論來解釋結果。而電磁振動 所能產生之位移有限，同時當剪應變大於 10-2%時已完全脫離線彈性之行為
共振柱試驗常用來量測小應變下的土壤勁度，試體可分為實心或空心 兩種試體，置於三軸室中施加軸向應力，控制荷重頻率及振輻大小，給予 一脈衝荷重，一般初始給予相當小的荷重頻率逐漸增加直到應變量達到最 大值，經由量測頻率、振幅可求得剪力模數，儀器裝置如圖 2-10。
2.1.2 往復式三軸試驗（Cycle triaxial test）
三軸壓縮試驗為一般室內試驗量測土壤強度之方法，結合往復式載重 則能量測到土壤之動態參數，試驗儀器如圖2-11所示。試體在三軸室中受 到圍壓的圍束，再施加軸差應力（Deviator Stress），加載方式為應力控制和 應變控制兩種。應力控制一般採用氣壓或水壓控制力量加載，而應變控制 則用油壓伺服或機械伺服控制應變量，經常採用 1Hz 加載。往復式三軸試 驗的優點為能採等向或非等向壓密方式，受往復載重時之起始應力路徑不 同。經量測應力應變變化可求得剪力模數(Shear Modulus)及阻尼比
用局部應變量測其精密度更高達 0.0001%（Goto et al., 1991）。 2.1.3 往復式直接單剪試驗（Cycle direct simple shear test）
往復式直接簡單剪力試驗比往復式三軸試驗更能模擬地震發生的應力 狀況，為一理想之評估土壤液化的試驗。其試體為一短圓柱狀置於一固定 邊界或橡皮膜中，施加固定正向力，在經由側向往復載重，量測橫向位移 及應力，模擬地震發生時的S波。為使S波在試體中傳遞均勻，試體大小有 所限制其直徑與高度比需大於 8:1。另外，在傳統的試驗儀器中僅能控制 K0狀態，目前已研發出能控制圍壓之試驗儀器，更能接近土壤在地底下受 到地震力的情況，試驗設備如圖 2-12。
2.1.4 往復式扭剪試驗（Cyclic torsional shear test）
有別於往復式三軸試驗及往復式直接簡單剪力試驗，往復式扭剪試驗 能使土壤在主應力軸方向下受到平面扭剪，且能量測較廣的應變範圍土壤 勁度及阻尼比。早期由 Ishihara and Li (1972)發展出實心圓柱體的扭剪試
驗，Dobry et al. (1985)進一步採用應變控制往復的扭剪力量，更能有效的量
出砂性土壤的液化行為，設備如圖 2-13所示。
除以上室內試驗之外，還有一些模型試驗如震動台試驗(shaking table test)、離心機試驗(centrifuge test)。將縮小尺寸的試驗模型置於儀器上，模 擬受地震力的狀況，均能求得土壤的動態參數。
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