界面摩擦力

2.7.2.1 MSW 剪力強度參數量測方法 剪力強度參數量測方法 剪力強度參數量測方法 剪力強度參數量測方法

Dixon and Jones(2005)摘錄多數學者探討 MSW 剪力行為的量測方法 結果，詳表 2.13 所示。

表 2.13 MSW 的剪力行為量測方法探討(Dixon and Jones, 2005) 位

置 量測方式 註釋 參考文獻

邊坡破壞回饋分析 適當參數未知(例如孔隙 水壓、剪力破壞面之形 式與位置)

Koerner and Soong(2000)

開挖邊坡試驗回饋 分析

產生大變位惟未並未發 生剪力破壞

Singh and Murphy(1990)，

Cowland et al.(1993) 現有穩定邊坡的回

饋分析

由於廢棄物組成持續變 化，現有經驗未必可預 測未來性能表現

Gotteland et al.(2002)

現地直接剪力試驗 執行不易且所得剪力強 度屬低應力範圍

Jeddberger and Kockel(1993)

現地

SPT、CPT、十字片 剪試驗

貫入阻力與 MSW 剪力 強度未具有明顯關聯，

僅適用於己腐化如土之 MSW

三軸壓縮試驗 擾動試樣，由於試樣之 壓縮與緊密化，無法求 得尖峰剪力強度

Jessberger(1994)，Grisolia et al.(1995b)

直接剪力試驗 需要大型試驗儀器(例如 1*1*1m)，擾動試樣，必 須極大之位移方可求得 尖峰剪力強度

Kolsch(1995)，Gotteland et al.(2001)

實驗室

簡單剪力試驗 需要大型儀器，不規則 樣本

Kavazanjian et al.(1999)

種材料作為止水層材料，用以分隔廢棄物與地下水，防止潛在的地下水污染(劉 家男，2004；Oweis and Khera, 1998)。然而由於地工膜布之表面較為平滑，因 此其界面剪力強度偏低，極易導致填埋體於斜坡處發生界面剪力破壞，因此地 工止水層的界面參數選用具有關鍵性之影響。地工膜布與土壤之界面剪力強度 參數隨著地工膜布表面處理方式之不同而具有極大差異，其厚度、組織與表面 粗糙度均對界面剪力強度參數產生影響 (Oweis and Khera, 1998)。

Mitchell et al. (1990)之研究指出界面靜態視摩擦角受材質本身、接觸界面 性質與界面濕潤度影響，而 Kavazanjian et al. (1991)與 Yegian and Lahlaf (1992) 利用震動台與離心機研究地工膜布與土壤界面其動態與靜態視摩擦角差異，發 現其差異有限，因此可利用靜態試驗值進行擬靜態分析。

對於複合式櫬墊層中夯實黏土與地工膜布界面摩擦角，其值受黏土夯實時 水分與界面濕潤度影響極大，摩擦角分佈可從 6°至 30°，實務上多利用此界 面為滑動面時之反算值代表。另外夯實黏土櫬墊層其剪力強度介於 44~83 kPa (Augello et al.1995)。

依據王昱雲(2007)之彙整，「Ellithy and Gabr (2000)指出平滑面之地工膜 布與粘土間的尖峰剪力強度，在飽合時，cp = 6~11 kPa，φp = 2.2°~8.2°；未飽 合時，cp = 3~15 kPa，φp = 4.8°~19°。粗糙面之地工膜布與粘土間的尖峰剪力強 度，在飽合時，cp = 6~10 kPa，φp =3.2°~14.5°；未飽合時，cp =17~27 kPa，φp = 5.7°~24.5°。根據 Martin et al. (1984)的研究，HDPE 地工膜布與砂之間的摩擦 角約 18°，PVC 地工膜布與砂之間的摩擦角約 23°。HDPE 地工膜布與地工 織物之間的摩擦角約 6°~11°，PVC 地工膜布與地工織物之間 的摩擦角約 11°~24°。其他的研究數據顯示，砂和光面地工膜布的摩擦角大約在 17°~ 25°

之間。」此外，劉家男 (2004)整理國外學者的試驗結果，求得各種土壤與光滑 面高密度聚氯乙烯之地工膜布間的尖峰剪力強度如表 2.14 所示(摘自王昱雲，

2007)。

劉家男、賴俊仁(2001)指出複合襯墊層與地工合成黏土襯墊層使用上最大 的問題在於地工膜布與夯實黏土層或其他地工合成物間之摩擦力。這些界面間 之摩擦力通常很低，尤其再有超額孔隙水壓力存在的情況下時摩擦力通常會降 的更低，因此界面間之滑動破壞必須要做仔細的檢核。地工合成物/土壤界面 或地工合成物/其他地工合成物界面之抗剪強度試驗結果列於表 2.15 至表 2.18。這些資料來源摘自近年來之文獻報告，包括 Carroll and Chouery-Curtis、

Criley and John、 Daniel et al. 、Gilber et al.、GRI、Koulsourais et al.、 Liu et al.、

Martin et al. 、Miyamori 、Pavlik 、Shan 、UTA 、Williams and Houlihan 等，

綜觀這些試驗結果後可觀察出大部分的資料為較大應力作用下的試驗結果，關 於低應力作用下的剪力強度資訊相當有限，然而在低應力作用下之剪力強度相 當重要，因為在廢棄物掩埋場襯墊之興建過程中或處於完工後短期間內(即廢 棄物堆積高度尚不高時)，這些界面所受到的應力狀態屬於低應力範圍，而且 這些複合界面不只存在於襯墊層中，也普遍使用於廢棄物掩埋場之覆蓋層，覆

蓋層所受之應力狀態也屬於低應力範圍，因此在低應力作用下界面剪力強度研 究具有重要性及實用性。另外地工合成物界面種類相當多種，例如地工合成物 /地工合成物界面、地工合成物/土壤界面、地工合成黏土阻水層、GCL 表面/

地工合成物或土壤、GCL 內部界面等。地工合成物為人工製造，惟即使是相 同的地工合成物界面，剪力強度的變異性仍相當顯著。Seed et al.曾對不同地工 合成物界面進行研究，發現各界面的剪力強度有 10~25%的不確定度。故設計 上須考量施工與營運狀況，來進行剪力強度試驗。

表 2.14 平滑地工模布之界面剪力強度參數值(劉家男，2004；摘自王昱雲，2007)

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表 2.15 地工合成物與地工合成物界面剪力強度

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表 2.16 地工合成物與土壤界面剪力強度

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表 2.17 地工合成黏土襯墊界面剪力強度

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表 2.18 地工合成黏土襯墊內部剪力強度

2.7.4 基本參數不確定因素 基本參數不確定因素 基本參數不確定因素 基本參數不確定因素(陳盈文 陳盈文 陳盈文 陳盈文、 、 、陳俶季 、 陳俶季 陳俶季 陳俶季， ， ，2005) ，

在垃圾邊坡之穩定分析中，需具備垃圾之基本參數，即合理之垃圾剪力強 度參數（單位重（γ）、凝聚力（c）、摩擦角（φ）），以及地工材料之界面 強度，但因垃圾本身具有極大不確定性，主要之不確定因素如下：

（一）許多有機性垃圾，在掩埋後的短短幾年，開始發生反應，起初為好氧性 分解，後經覆蓋土層後，形成厭氧性分解，分解過程中排出甲烷及二氧 化碳，將影響試驗準確性。

（二）掩埋場中腐敗性垃圾會隨時間不斷腐化，垃圾剪力強度具變化性，導致 採樣時間之控制度，不易掌握具代表性採樣時間。

（三）部分垃圾具高度不均質性，如混雜式掩埋場，其中可能包含大型固體廢 棄物，在一般採樣下（採樣試體較小） ，所得之試驗結果，將無法足 以代表整體之垃圾性質。

（四）在試驗室進行垃圾壓實，有其困難度。

（五）除特殊性分類之掩埋場(如灰渣掩埋場、固化後掩埋場)，可得較為代表 性之均質土質參數外，一般分析均假設垃圾層為均質均向，與實際土質 實有某種程度上之差異性。

（六）不均質之垃圾，造成極為差異之孔隙比，影響垃圾之單位重（γ）…..等 土壤性質。

（七）一般掩埋場在進行封閉復育階段，皆會採取植被做為綠美化之手段，有 效之植披亦能提昇邊坡穩定，而植被種類之選擇，亦影響復育後之邊坡 穩定度，在穩定分析時，並未能有模擬之參考數據，加以納入考量。

（八）近年在資源回收觀念之提倡下，掩埋場堆置垃圾之組成明顯改變，新舊 垃圾層之改變，即使採用國外經驗參數或本土建置之垃圾參數，仍值得 商確。

2.7.5 固體廢棄物的透水性 固體廢棄物的透水性 固體廢棄物的透水性 固體廢棄物的透水性(李政輝 李政輝 李政輝 李政輝， ， ，2008) ，

固體廢棄物的滲透係數可利用現場滲出水抽水試驗，大尺寸試坑滲漏試驗 或實驗室大直徑試樣的滲透試驗求得。利用美國密西根州一個進行中的掩埋場 三年現場實測資料。Qian(1994)推算出主要滲出水收集系統中降雨量和滲出水 產生之體積隨時間的變化關係，廢棄物的滲透係數可由滲流移動時間，水力梯 度及廢棄物之厚度求得，其值約為 9.2×10^-4~1.1×10^-3 cm/s。