地面調查的方法
第 5 部 分 現地和實驗測試
24. 現地測試
24.2 岩石強度指數測試 24.2.1 點承載力強度
點承載力強度指數測試藉由施加在岩心或不規則岩塊樣本的集中承載力,藉此測量 岩石的材料強度(圖 40)。此測試間接測量岩石的抗拉強度,這與單軸抗壓強度有關
(Bieniawski 1975; Broch&Franklin,1972; Norbury,1984),測試結果有助於岩石的 描述和分類(GCO 1988),Gamon(1984b)、Irfan & Powell(1985)和 Lumb
(1983)討論一些香港岩石的點承載力強度。
ISRM(1985)推薦了標準測試程序,不規則岩塊的岩心試樣可藉由軸向或徑向模 式進行測試,因為這可滿足規定的形狀標準。測試結果取決於測試樣本的大小,已選 擇 50 mm 標準參考直徑用於報告的結果說明中。
此測試旨在測量岩石材料的完整強度,因此應選擇用於測試的樣本,以滿足必要的 形狀標準但不包括含不連續性土壤層的樣本。同樣地,應檢查每個測試的破壞表面,
若沿著不連續性土壤層傳遞破壞,則應丟棄此測試結果。
點承載力測試的主要優點是可快速完成大量的測試並製備最少的樣本,測試設備易 於攜帶,藉由測試各種取向的相同材料樣本即可顯示各向異性和不連續拉伸(分裂)
的強度。
點承載力測試可在現場或實驗室進行,在任何情況下,應在測試前先進行第 36.3 節中的樣品目視檢查和記錄作業,因為測試具有破壞性。
24.2.2 施密特錘反彈值
施密特衝擊鎚可用於測量岩石硬度,此裝置最初是用於測量混凝土硬度而開發的,
可測量彈簧加載的活塞,擱置在待測表面的金屬砧墊讓其回彈。活塞回彈高度即爲岩 石硬度的經驗測量值,該數值與岩石風化岩的特性相關(Hencher & Martin, 1982;
Hucka, 1965; Irfan & Powell,1985),
施密特錘是一種便攜式手動裝置,有兩種型號,即 L 型(衝擊能量為 0.735N-m)
和 N 型(衝擊能量為 2.207N-m)。N 型施密特錘更堅固,通常用於岩石外露的現地測 試。Brown(1981)推薦 L 型錘的標準測試法,但此建議同樣適用於 N 型錘。
雖然 Schmidt 錘子使用方便快捷,但在測試薄弱岩石或任何粗糙、破裂或裂縫的岩 石表面時應特別小心。在此狀況下,建議初期即進行多次定位衝擊,確保岩石表面和 鎚頭間的良好接觸。Poole & Farmer(1980)得出結論,忽略人為的低讀數並在 1 個位 置點至少進行連續衝擊,從其中選定回彈值的峯值即可得出可靠的數值。施密特錘對 非常脆弱的岩石較不敏感,產生的回彈值低於 10,除非將核心固定在重型或鋼製支架 中,否則不能用於岩心探測。
施密特錘擊測試提供岩石硬度快速的定量評估方法,適用於測試坑或沉箱挖掘或表 面曝露的狀況下,地質指南 3(GCO 1988)進一步討論測試結果的使用狀況。
24.3 滲透測試
土壤水份的極限滲透率可藉由雙環滲透測試來判定(圖 41),此測試通常在測試 坑或沉箱底部進行,水從刻度瓶送入內環中曝露的土壤表面進入環形空間。隨時間測 量流出瓶子的水量,穩態條件下的流動可用於判定極限滲透率(圖 42),因爲來自外 環的滲透水(緩衝區),內環中的水被限制垂直滲入地下,導致階段性梯度的流動。
因此,極限滲透率大致等於土壤的現地「飽和」滲透率。實際上,由於土壤空隙中夾 帶的空氣可能讓地面無法完全飽和,這種情況下,測試結果將僅給出飽和滲透率的下 限值(Schmid 1966),可進行連續性的深度測試顯示完整的滲透率分佈狀況。
還可進行更簡單的單環滲透測試和粗糙滲透測試(即標準尺寸的鋼管、孔隙或測 試 坑計時中已知的水頭損失)。但需瞭解這種測試未提供緩衝區來促進垂直滲透作 用,結果可用於進行比較,但不應視為土壤的實際滲透性。