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快速乾溼循環試驗

經由壓力鍋試驗結果發現,當利用基質吸力來控制土壤內的含水 量時,其乾溼循環過程中並沒有明顯的遲滯現象產生,為了驗證此重 複 性 , 又 壓 力 鍋 試 驗 過 程 時 間 相 當 長 , 因 此 將 採 用 Cho and

Santamarina(2001)所提出的方法來進行試驗,以減少所需試驗時間。

4.3.1 快速乾溼循環試驗方法及步驟

所使用試體模高為130mm,內徑100mm,材質為鋼材質,如圖 4 - 16。其模壁之孔洞為放置棉線之用,藉由棉線吸入/蒸散自來水使試 體內部達至一定含水程度,試體模底部亦有多個穿孔可容水通過。

為了驗證砂箱試驗及壓力鍋試驗結果,因此主要將此試驗分為兩 部份來進行,分別就快速濕潤和自然平衡濕潤來進行,而乾燥部分則 皆是自然乾燥。試驗土樣為寶山第二水庫庫區粉質砂土,將通過#4 標準篩之土樣進行試驗,控制土壤乾密度為γd=15.5kN/m3。快速濕潤 試驗部分是將試體放入於水箱中,主要靠試體周圍棉線及底部吸水,

放入後則持續監測其含水量與導電度值,以一較為快速濕潤方式來進 行;自然平衡濕潤試驗則是將試體底部封住,主要靠試體周圍棉線吸 水,放入水箱約 10 秒後,拿出並靜置約 1 小時,量其導電度與介電 度,第二階則重複上述。

圖 4 - 16 快速乾溼循環試體模 4.3.2 快速乾溼循環試驗結果

為觀察遲滯現象的產生是否與乾溼循環的速度有關,因此將就快 速濕潤及自然平衡濕潤方式來進行比較,試驗結果如圖 4 - 17及圖 4 - 18,由較快溼潤試驗觀察,於濕側其導電度隨體積含水量θ增加而 增加,體積含水量θ由 0.003 增加至 0.45,導電度則是由 0(μs/cm) 增加至 130(μs/cm) ,於乾側其導電度隨體積含水量θ減少而減少,

體積含水量θ由 0.45 減少至 0.31,導電度則是由 130(μs/cm)減少 至 60(μs/cm) ,於乾濕循環過程中,可以發現遲滯現象明顯的展開;

由自然緩慢平衡試驗觀察,於濕側體積含水量θ由 0.07 增加至

0.29,導電度則是由 0(μs/cm)增加至 180(μs/cm) ,於乾側體積含 水量θ由 0.29 減少至 0.12,導電度則是由 150(μs/cm)減少至 60(μ s/cm) ,於乾濕循環過程中,可以發現遲滯現象並沒有明顯的產生。

綜合快速乾溼循環試驗、砂箱試驗以及壓力鍋試驗,可以發現壓力鍋 試驗其導電度值較快速乾溼循環試驗低,是由於壓力鍋試驗所使用的 水為純水,而快速乾溼循環試驗所使用的水為自來水所造成,並且由 以上試驗中發現遲滯現象皆是於快速溼潤時產生,以較為緩慢濕潤速 度則遲滯現象則並不會產生開來,臆測遲滯現象是由於在快速溼潤過 程中,其水份部份由土壤吸入而部分水則是直接入滲與乾燥過程時孔 隙內水分分佈並不一致所造成;而緩慢濕潤試驗過程中,土壤由於基 質吸力,因此緩慢吸水,進而達到較為均勻試體,而自然乾燥過程中,

較乾土樣會由於基質吸力,因此吸附較濕土樣水分,進而達到較為均 勻試體,乾溼循環過程中試體皆是較為均勻試體,因此以緩慢濕潤速 度其遲滯現象則並不明顯。

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五、結論與建議