第三章 研究方法及流程
3.2 土壤力學性質試驗
土壤力學性質試驗主要以修正夯實試驗及浸水直接剪力試驗為 主。施作修正夯實試驗除了求得土壤之最佳含水量（OMC）之餘，
直接剪力試驗之試體製作也以此為指標，分為乾側（OMC-2）、最佳 含水量（OMC）及濕測（OMC+2）進行試驗。
3.2.1 夯實試驗
回填土邊坡之夯實度可視為邊坡工程中相當重要的一環，土壤的 夯實度是否足夠與邊坡之坍滑與否有著密切之關連。由於現地施工時 回填土邊坡之夯實能量較大（圖3.1），因此以修正夯實試驗（ASTM D1557-78）模擬現地土壤之夯實狀態，並求得最佳含水量（OMC）。
圖3.1 現地回填土邊坡之夯實過程（劉振宏攝，2006）
3.2.2 直接剪力強度試驗
直接剪力強度試驗與三軸壓縮試驗相較之下，試驗時間較短，且 前置作業及試驗儀器的操作更為簡易。為了快速求得土壤於不同夯實 度及不同含水量的狀態下，其凝聚力（c）、內摩擦角（φ）與降雨浸 水間之關係，因此採用浸水直接剪力強度試驗進行研究。
本研究採用之土壤為低塑性黏土，以 ASTM D3080-72 規範為試 驗依據。試驗過程中，於相同條件下（試體夯實度、含水量均相同）
之土壤施以垂直應力52kPa、111kPa 及 199kPa 後，分別浸水 0~24 小 時，求取試體之最大剪應力，進而取得該土壤之c、φ值。試體於受 剪過程中，試驗儀器以0.15mm/min 的轉動速率針對試體施加剪應力。
根據 ASTM D3080-72 要求下，試驗條件如次：
1. 試驗土壤為黏土，取自石門水庫。依據土壤統一分類法之分類結 果為低塑性黏土（CL）。
2. 試體依夯實度之不同，分為 85%、90%及 95%，並以體積控制法 夯壓於直剪環內。
3. 試體含水量為 18.4%（乾側，OMC-2）、20.4%（最佳含水量，OMC）
及22.4%（濕側，OMC+2）三種。
4. 試體之浸水時間分為未浸水、浸水 4 小時、浸水 12 小時及浸水 24 小時，共四個階段進行試驗。以夯實度85%，含水量 18.4%的條 件下其試驗程序如圖3.2 所示。
圖 3.2 試體夯實度為 85%及含水量為 18.4%之試驗程序 試驗流程如次：
1. 秤取土樣於夯實度 85%、90% 及 95%三種不同狀態下之乾土重 量（圖3.3）。調製所需之含水量（乾側、最佳含水量、濕側）（圖 3.4），並充分加以拌合（圖 3.5）。拌合完成之土壤以保鮮膜密封
（圖3.6），靜置 24 小時以供試體之製作。
2. 製作試體時首先需將直剪環內側以潤滑油均勻塗抹（圖 3.7），再
夯實度85%，含水量 OMC-2
浸水 24 小時 浸水
12 小時 浸水
未浸水 4 小時
試 體 (2) 施 加 111 kPa
正 向 應 力
試 體 (3) 施 加 199 kPa 正 向 應 力 試
體 (1) 施 加 52 kPa
正 向 應 力
試 體 (1) 施 加 52 kPa 正 向 應 力
試 體 (2)
施 加 111 kPa 正 向 應 力
試 體 (3)
施 加 199 kPa 正 向 應 力 試
體 (1) 施 加 52 kPa
正 向 應 力
試 體 (2) 施 加 111 kPa 正 向 應 力
試 體 (3) 施 加 199 kPa 正 向 應 力
試 體 (1) 施 加 52 kPa
正 向 應 力
試 體 (2) 施 加 111 kPa
正 向 應 力
試 體 (3) 施 加 199 kPa 正 向 應 力
以體積控制法，將土壤逐層夯壓入直剪環內（圖3.8），共分為三 層夯實。為防止弱面產生，層與層間的交界面以刮刀刮劃。
3. 夯壓入直剪環內之試體以刮刀修平土壤表面（圖 3.9），修整完成 後將直剪環內之試體壓入直剪盒中（圖3.10）。
4. 將剪力盒置於直剪試驗儀中（圖 3.11），並開啟氣閥施加該試體 所需之正向應力（圖3.12），預壓 24 小時。
5. 預壓 24 小時後，於直剪盒內倒水，靜置 0、4、12 或 24 小時（圖 3.13），記錄濕陷量，而後施以剪力，直至試體產生破壞（圖 3.14）。 6. 重複上述 1~5 之試驗步驟，求取不同條件下的土壤 c、φ值。綜合
上述試驗條件，共需針對108 顆試體進行直接剪力試驗。
圖3.3 量秤所需乾土重 圖 3.4 調製所需含水量
圖 3.5 充分拌合土樣 圖 3.6 密封後並靜置 24 小時
圖 3.7 直剪環內側均勻上油 圖 3.8 土樣均勻夯壓於直剪環內
圖 3.9 修整土壤表面 圖 3.10 將試體壓入直剪盒內
圖3.11 剪力盒安裝於直剪試驗儀 圖 3.12 開啟氣閥施加正向應力
圖3.13 直剪盒內加滿水並靜置 圖 3.14 施以剪力直至試體破壞