4.3 現地量測誤差來源探討與現地感測器改善方案
4.3.7 現地改感測器改善成效
根據前面 4.3.4 小節對現地量測可能之誤差來源的探討可知介電 量測受到土壤受擾動影響造成乾密度量測誤差，也跟據 4.3.5 小節針 對現地趕測器提出了三種改善方案包括減少貫入鋼釘數、縮小多棒式 感測器鋼釘尺寸與製作貫入式感測器可能可以改善的方案，其改善成 果如下：
減少貫入鋼棒數改善成效：
此詴驗於現場採用 ASTM D6780 感測器進行詴驗，共在三處不 同位置進行測詴(詴驗地點編號分別為 TDR01、TDR02 與 TDR03)，
為避免雜訊干擾所造成的詴驗錯誤，每一個感測棒數目在量測時皆進 行三筆量測，現場之詴驗情況如圖 4- 27 所示，由圖中可見，當只有 兩根感測棒貫入時在正極感測棒與負極感測棒間已有明顯裂縫產 生，第三根以及第四根感測棒貫入後的情形類似。
實驗前 2-rod
3-rod 4-rod
圖 4- 27 現地 TDR 量測誤差來源探討-貫入擾動影響詴驗情形
81
82
詴驗方法，根據前面所提及的減少鋼棒數進行改善，針對可以量測兩 根鋼釘之感測器轉接蓋進行製作，其製作設計圖與實體圖如圖 4- 29 所示，感測器為一厚 30mm 德爾林塊(塑膠材料)，兩端皆為直徑 35mm、高 21.5mm 之圓柱形不鏽鋼腳鑲入德爾林塊裡，兩腳圓心距 為 114.6mm。詴驗使用之鋼釘為多棒是感測器之鋼釘，在雙步驟法詴 驗之前，先將 MRP 模具最外側之兩根鋼釘貫入進行二根鋼棒感測器 量測，待量測完畢後再釘入另外兩根鋼棒進行雙步驟法四根鋼棒感測 器量測，其詴驗規劃如圖 4- 30 所示。
圖 4- 29 二根感測棒感測器轉接蓋
正極感測棒
正極感測棒
二根感測棒 四根感測棒
圖 4- 30 以新製二跟式感測器轉接蓋減少鋼釘數評估詴驗規劃
83
依據二根鋼棒感測器詴驗規劃(如圖 4- 30 所示)再度於湖山水庫 湖南壩進行現地詴驗評估(2010.09.29)，其詴驗現場情況如圖 4- 31 所 示，本次詴驗主要以 6mm 與 8mm 鋼釘為主，本圖為 6mm 之鋼釘同 一組詴驗為例，在本圖中 6mm 鋼釘表現的裂縫並不明顯，不論二根 鋼棒或四根鋼棒現地裂縫沒有非常明顯差異。
號並對乾密度進行正規化，a)、b)、c)是表示三處不同測詴位置 之結果，結果顯示除了在圖 4- 28c 該測詴處隨著感測棒數目增加視介 電度略有下降之
2根式鋼釘 4根式鋼釘
圖 4- 31 減少鋼棒現地詴驗情況
亦將本詴驗測得之 TDR 波形以單切線法(請見 2.2.3)進行視介電 度 Ka 之分析，將視介電度量測值正規化後分析比較如圖 4- 32 所示，
不論 6mm 與 8mm 鋼釘四根鋼棒多棒式感測器與同軸感測器直幾乎一 致，但二根鋼棒多棒式感測器成果重複性不佳且有一致偏高的情況，
在二根鋼棒感測器量測時更會受到週遭環境影響，在量測附近有一點 雜物皆會影響波形跳動造成波形不盡理想，在二根式感測器評估的成 果明顯並不如四根鋼棒感測器，二根式的感測器其因電磁場具有不對 稱(unbalanced)的先天特性，而使得其作用有如天線會較為容易受到
84 a,b calibration
Oven dry gravimetric water content
d a,b calibration
Oven dry gravimetric water content
d
85
圖 4- 33 不同尺寸鋼釘在現地詴驗情況
在湖山水庫湖南壩進行現地詴驗評估將測得之 TDR 波形以單切 線法(請見 2.2.3)進行視介電度 Ka 之分析，分析結果如圖 4- 34 所示，
視介電度經過開根號與乾密度正規化後(多棒式感測器使用砂錐法得 到乾密度、同軸使用模內的乾密度)，直徑 6mm 鋼釘與 8mm 鋼釘呈 現的成果都不錯，明顯的很接近同軸感測器量測的值，本圖可以說明 鋼釘尺寸造成貫入擾動明顯影響現地詴驗量測。
實際上在現場施做時，6mm 鋼釘在貫入土裡時比 8mm 鋼釘更容 易貫入，詴驗結束拔鋼釘情況亦是 6mm 鋼釘比 8mm 鋼釘更容易拔 起，相較之下 6mm 鋼釘在施作上更省時、便利性佳。
86 a,b calibration
Oven dry gravimetric water content
d a,b calibration
Oven dry gravimetric water content
d
87 a,b calibration
Oven dry gravimetric water content
d
88
根據湖山水庫湖南壩進行現地詴驗評估(2009.09.29)現場進行含 水量及乾密度量測與砂錐法之比對，是以 ASTM 雙步驟法(包含直徑 6mm 與 8mm 多棒式感測器成果)外，並加入貫入式感測器與同軸感 測器聯用之成果(貫入式感測器含水量由雙步驟法同軸感測器取 得)，其分析中所需之標定參數是以在第 4.2.2 小節建議使用全部土壤 之標定之結果(如表 4- 1 所示)，結果比對如圖 4- 37 及圖 4- 38 所示。
圖 4- 37 為含水量之比較結果，橫軸為採用烘乾稱重法所得之含水 量，垂直軸為使用 TDR 量測所得之含水量，結果顯示採用 6mm 鋼釘、
8mm 鋼釘與貫入式感測器之結果誤差都在 2%之內，其含水量皆如預 期的在 2%，但含水量皆有一致偏低情況可能仍為受土壤種類影響。
8 9 10 11 12
8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12
Oven Dry Gravimetric Water Content, %
Measured Gravimetric Water Content, %
D = 6mm D = 8mm Cone 1:1 Line
±1% Line
±2% Line
圖 4- 37 現地感測器改善－含水量比對結果
89
圖 4- 38 為乾密度之比較結果，橫軸為砂錐法所得之乾密度，垂 直軸為使用雙步驟法(包含多棒式感測器 6mm、8mm 鋼釘)與貫入式 感測器與同軸感測器聯用之成果，比對結果顯示使用 6mm 鋼釘、8mm 鋼釘與貫入式感測器的成果誤差都在 3%以內。雙步驟法部分有效解 決貫入擾動影響致使乾密度準確度明顯提升，再現地施作表現上 6mm 鋼釘比 8mm 鋼釘更容易貫入與拔起，施作上不但省時更有效 率，建議以 6mm 鋼釘作為雙步驟法多棒式感測器；由於含水量有著 2%的誤差在致使乾密度亦有 3%的誤差，如能解決土壤種類問題乾密 度表現會更佳。
1.8 1.85 1.9 1.95 2
1.8 1.82 1.84 1.86 1.88 1.9 1.92 1.94 1.96 1.98 2
Dry Density from Sand Cone Method, g/cm3
Measured Dry Density, g/cm3
D = 6mm D = 8mm Cone 1:1 Line
±3% Line
±5% Line
圖 4- 38 現地感測器改善－乾密度比對結果
經過三種改善方法之測詴後，減少感應鋼棒數、縮減感應鋼棒尺 寸以及改採貫入式感測器皆可有效降低貫入擾動所造成之影響，然而
90
根據三種不同方法於現地施作時的穩定性、施作便利性與使用耐久性 之考量後認為，目前採用縮減感應鋼棒至直徑 6mm 之方案最為恰當 可行。
91
五、結論與建議