第五章 試驗結果
5.3 水泥穩定土性質
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
0 2 4 6 8
Shear displacement (mm) Shear stress (kN/m2) w= 30 %
aw= 16 %
rd= 14.9 kN/m3
σN=50 kPa σN=100 kPa σN=150 kPa Curing time:7 days
圖 5.12 水泥穩定土之剪應力-剪變位關係(aw=16%)
w=30%
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
0 50 100 150 200
Normal stress (kN/m2) Shear strength(kN/m2 )
aw=16%
12%
8%
Curing time:7 days
rd= 14.9 kN/m3
C=251.3kN/m2 ψ=48.6°
C=213.5kN/m2 ψ=43.4°
C=158.2kN/m2 ψ=29.7°
圖 5.13 水泥穩定土之抗剪強度比較（不同水泥含量）
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0 50 100 150 200
Normal stress (kN/m2) Shear strength(kN/m2)
aw=12%
Curing time:7 days
C=104.3kN/m2 ψ=27.1°
C=179.9kN/m2 ψ=39.6°
C=213.5kN/m2 ψ=43.4°
40%
35%
w=30%
圖 5.14 水泥穩定土之抗剪強度比較（不同含水量）
表 5.2 水泥穩定土之直接剪力試驗結果一覽(w= 30%)
w= 30%, γd=14.9kN/m3 Curing time
t (days) c
Cement content a (%) w
Cohesion c(kN/m2)
Angle of internal friction(o)
8 105.0 24.9
12 148.4 30.6
2
16 211.4 24.2
8 142.8 27.3
12 208.6 26.9
4
16 254.8 38.3
8 158.2 29.7
12 213.5 43.4
7
16 251.3 48.6
8 170.8 36.4
12 226.8 44.3
28
16 351.4 39.4
表 5.3 水泥穩定土之直接剪力試驗結果一覽(w= 35%)
w= 35%, γd
=14.4kN/m3 Curing time
tc
(days)
Cement content aw
(%)
Cohesion c(kN/m2)
Angle of internal friction(o)
8 84.7 19.2
12 111.3 23.6
2 16 140.7 27.6
8 83.3 30.6
12 131.6 35.3 4
16 170.1 39.6
8 125.3 26.3
12 179.9 39.7
7 16 283.5 29.2
8 116.9 36.6
12 144.9 38.0
28 16 202.3 37.7
表 5.4 水泥穩定土之直接剪力試驗結果一覽(w= 40%)
w= 40%, γd=13.9kN/m3 Curing time
tc
(days)
Cement content aw
(%)
Cohesion c(kN/m2)
Angle of internal friction φ (o)
8 58.8 20.9 12 95.9 16.6 2
16 113.4 22.3
8 86.8 21.5
12 115.5 22.6 4
16 137.2 28.2
8 75.6 22.2
12 104.3 27.1 7
16 154.7 31.2
8 102.9 13.5
12 123.2 26.0 28
16 186.2 31.9
二、壓密性質
圖 5.15、圖 5.17、圖 5.19 為水泥穩定土試體之壓密試驗結果，
據此求得aw為 8%、12%、16% 之試體，其Cc為 0.069、0.047、0.045，
其Cc值約為現地土壤的五分之一；而三者之Cs值皆約為 0.004。
圖 5.16、圖 5.18、圖 5.20 為壓密量與時間關係，據此分別計算aw為 8%、12%、16% 試體之Cv皆約為 0.1300cm2 /sec，甚大於現地土之 0.0017cm2/sec。可預期精水泥穩定後之地層壓密沉陷量將大幅降低，
且可在較短時間內即可完成壓密。
0.7 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78
10 100 1000
Effective stress ,(log scale) (kN/m2)
Void ratio , e
aw =8%
Cc=0.06851 Cs=0.003524
圖 5.15 水泥穩定土壓密試驗結果(aw=8%、tc=7days)
24.3 24.32 24.34 24.36 24.38 24.4 24.42 24.44 24.46 24.48 24.5
0.1 1 10 100 1000
Time of comsolidation (log scale)(min)
Thickness of specimen (mm)
Bed material of Sirlyu River aw =8%
Cv=0.12597cm2/sec Effective Stress=180 kN/m2
圖 5.16 水泥穩定土壓密量與時間關係(aw=8%、tc=7days)
0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78
10 100 1000
Effective stress ,(log scale) (kN/m2)
Void ratio , e
aw =12%
Cs=0.003521 Cc=0.04653
圖 5.17 水泥穩定土壓密試驗結果(aw=12%、tc=7days)
24.54 24.56 24.58 24.6 24.62
0.1 1 10 100 1000
Time of comsolidation (log scale)(min)
Thickness of specimen (mm)
Bed material of Sirlyu River aw =12%
Cv=0.12791cm2/sec Effective Stress=180 kN/m2
圖 5.18 水泥穩定土壓密量與時間關係(aw=12%、tc=7days)
0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78
10 100 1000
Effective stress ,(log scale) (kN/m2)
Void ratio , e
aw =16%
Cs=0.00496 Cc=0.04535
圖 5.19 水泥穩定土壓密試驗結果(aw=16%、tc=7days)
24.58 24.6 24.62 24.64 24.66
0.1 1 10 100 1000
Time of comsolidation (log scale)(min)
Thickness of specimen (mm)
Bed material of Sirlyu River aw =16%
Cv=0.129141cm2/sec Effective Stress=180 kN/m2
圖 5.20 水泥穩定土壓密量與時間關係(aw=16%、tc=7days)
三、無圍壓縮試驗
水泥穩定土無圍壓縮試驗之應力、應變關係整理於圖 5.21~圖 5.23 ， 而於圖 5.24~圖 5.26 綜合示出aw=8%、12%、16%之試體養護 2 天、4 天、7 天、28 天之無圍壓縮強度qu試驗結果，另將實驗數據詳列於表 5.5~表 5.7。茲說明於依aw=8%~16%之條件下，水泥穩定土試體之無 為壓縮性質如下：
1. w=30%之水泥穩定土(見表 5.5)
a. 於養護期 2 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(113.9~354.2)kPa、割線模數E50之值域為(2.6~16.3)MPa。 b. 於養護期 4 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(431.2~683.7)kPa、割線模數E50之值域為(23.4~27.2)MPa。 c. 於養護期 7 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(689.9~1256.6)kPa、割線模數E50之值域為(24.7~30.5)MPa。 d. 於養護期 28 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(763.8~1182.7)kPa、割線模數E50之值域為(26.3~31.7)MPa。
2. w=35%之水泥穩定土(見表 5.6)
a. 於養護期 2 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(175.5~680.6)kPa、割線模數E50之值域為(3.7~19.1)MPa。 b. 於養護期 4 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(702.2~1336.7)kPa、割線模數E50之值域為(21.4~35.8)MPa。
c. 於養護期 7 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(843.9~1355.2)kPa、割線模數E50之值域為(24.1~40.7)MPa。 d. 於養護期 28 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(936.3~1179.6)kPa、割線模數E50之值域為(25.8~42.1)MPa。
3. w=40%之水泥穩定土(見表 5.7)
a. 於養護期 2 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(27.1~136.1)kPa、割線模數E50之值域為(4.5~11.5)MPa。 b. 於養護期 4 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(190.1~254.4)kPa、割線模數E50之值域為(10.3~14.6)MPa。 c. 於養護期 7 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(323.4~400.4)kPa、割線模數E50之值域為(10.7~22.6)MPa。 d. 於養護期 28 天之試體其無圍壓縮強度
q
u之值域為(335.7~418.8)kPa、割線模數E50之值域為(12.6~23.4)MPa。
如預期般，填塞於土壤顆粒中之水泥藉膠結作用發揮穩定土壤之 功效，水泥含量越多者其qu越大。但含水量之高低對於穩定土的強度 有相當的影響，如含水量在 40%時試體強度隨aw增加而增加之速度卻 很緩慢。而當含水量低於 35%時強度明顯隨aw增加而大幅增加。其原 因可能為土壤中之含水量充足讓水泥有足夠之水可進行水化反應。但 含水量過高時，其水量已遠超過水泥水化所需之水量，則多餘的水量 將會增加土粒子間的潤滑，且降低其水灰比，導致其強度下降。但隨
養護期增加，試體中之含水量逐漸消散。含水量對強度之影響程度，
亦隨之減少。再者，由以上可看出割線模數與水泥含量有良好之正關 係，但含水量過大之試體其E50卻明顯低於含水量較小之試體。表示 於現地土壤之含水量w為 30% ~40%，而此砂質粉黏土當含水量超過 35%其改良效果將不明顯，且亦隨含水量之增加而降低。
Moisture content =30%
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0 2 4 6 8
Axial strain (%) Unconfined compression stress (kN/m2 )
aw=8%
aw=12%
aw=16%
Curing time:7 days
圖 5.21 水泥穩定土無圍壓縮試驗之應力、應變關係（w=30%）
Moisture content =35%
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0 2 4 6 8
Axial strain (%) Unconfined compression stress (kN/m2 )
aw=8%
aw=12%
aw=16%
Curing time:7 days
圖 5.22 水泥穩定土無圍壓縮試驗之應力、應變關係（w=35%）
Moisture content =40%
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0 2 4 6 8
Axial strain (%) Unconfined compression stress (kN/m2 )
aw=8%
aw=12%
aw=16%
Curing time:7 days
圖 5.23 水泥穩定土無圍壓縮試驗之應力、應變關係（w=40%）
表 5.5 水泥穩定土無圍壓縮試驗結果(w= 40%)
w= 30%, γd=14.9kN/m3
Curing time tc
(days)
Cement content aw
(%)
Unconfined compression
strength qu
(kPa)
Secant modulus E50
(MPa)
8 113.9 2.6 12 348.1 15.5
2 16 354.2 16.3
8 431.2 23.4
12 535.9 23.4
4 16 683.7 27.2
8 689.9 24.7
12 893.2 25.6
7 16 1256.6 30.5
8 763.8 26.3
12 1004.1 26.9 28
16 1182.7 31.7
表 5.6 水泥穩定土無圍壓縮試驗結果(w= 35%)
w= 35%, γd
=14.4kN/m3
Curing time tc
(days)
Cement content aw
(%)
Unconfined compression
strength qu
(kPa)
Secant modulus E50
(MPa)
8 175.5 3.7 12 659.1 18.3
2 16 680.6 19.1
8 702.2 21.4
12 868.5 28.7 4
16 1336.7 35.8
8 843.9 24.1
12 1151.9 33.6
7 16 1355.2 40.7
8 936.3 25.8
12 1222.5 36.2
28 16 1179.6 42.1
表 5.7 水泥穩定土無圍壓縮試驗結果(w= 40%)
w= 40%, γd
=13.9kN/m3 Curing time Cement content Unconfined
compression
Secant modulus E50
tc
(days) aw (%)
strength qu
(kPa)
(MPa)
8 27.1 11.5
12 80.1 4.5
2 16 136.7 7.3
8 190.1 10.3
12 213.7 12.8 4
16 254.4 14.6
8 323.4 10.7
12 341.8 19.1
7 16 400.4 22.6
8 335.7 12.6
12 351.1 20.7 28
16 418.8 23.4
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Unconfined compression strength (kPa)
w=30%
2days 4days 7days 28days
8 12 16
Cement conten (%)
圖 5.24 水泥穩定土無圍壓縮試驗結果(w= 30%)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Unconfined compression strength (kPa)
w=35%
2days 4days 7days 28days
8 12 16
Cement conten (%)
圖 5.25 水泥穩定土無圍壓縮試驗結果(w= 35%)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Unconfined compression strength (kPa)
w=40%
2days 4days 7days 28days
8 12 16
Cement conten (%)
圖 5.26 水泥穩定土無圍壓縮試驗結果(w= 40%)