3-1 試驗材料來源
3-1-1 取樣位置與方法
早期的研究下指出梨山崩坍地地層材料是由大規模地盤滑動所形成，
然後因豪雨、地震等導致再一次或多次的地層滑動，加上各種類型風化作 用盛行，造成地層材料疏鬆、強度低(工業技術研究院能源與資源研究所，
1993)，因此地層材料取樣困難，鑽探岩心提取率偏低。
黃玉麟(2006)評估此區域地層材料條件後，參考工業技術研究院院能源 與資源研究所(1993)於 C 區的鑽探經驗，以鋼索式取岩心方法來提取岩心樣 品，並利用超泥漿穩定液作為鑽探用迴水藉以降低鑽探過程中機具對岩心 的擾動並保持岩心的完整性，此法可增加岩心提取率。本研究力學試驗材 料來源為黃玉麟(2006)在國民旅社 B-9 滑動體下邊坡規劃 N-1、N-2 兩個鑽 探孔(如圖 3-1、3-2，鑽探規劃表 3-1)所提取之岩心。
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表3-1 鑽探與現地孔內試驗規劃表(黃玉麟，2006)
孔位 N-1 N-2
位置 台七甲線南側 台八線北側
孔位高程(m) 1883 1930
岩盤高程(m) 鑽探前推估
1858 1878 風化層深度(m)
鑽探前推估
25 52
鑽探深度(m) 40 80
圖3-1 鑽孔點位位置與地形等高線圖(黃玉麟，2006)
圖3-2 鑽孔點位之剖面圖(改編自富國)
鑽探過程使用的鑽探器械為 KH-2L 改良型鑽機，鑚孔孔徑為 HQ(外徑 98mm，內徑 62mm)。鑽探方式以旋轉式鑽鑿法進行，取樣方式為鋼索取岩 心法(圖 3-3)。
鋼索取樣法使用之岩心管內管有一爪狀的矛頭，取樣時只需將鑽進軸 最上方鑽桿卸下，由鑽桿管口放入連接鋼索之拋射桿，使拋射桿與鑽桿底 部岩心管內管上端之爪狀矛頭接合，利用捲揚機即可吊出內管與取樣器，
增加鑽探速度並減少鑽探時的擾動，同時因泥漿水持續迴流更增加孔壁的 穩定性。
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圖 3-4~8 為 N-1、N-2 兩孔鑽探工作現況。試體保存的方法是將鑽探所 取之岩心放入直徑 7cm、長約 1m 之 PVC 管，兩端塞入海棉塊再以保鮮膜 封住，PVC 管外側註明鑽探孔號與取樣深度後，將內含岩心之 PVC 管置入 岩心箱內，最後在PVC 管與岩心箱之間的縫隙塞入海棉塊，岩心保存狀況 如圖3-8；運送時，每箱岩心箱利用海綿墊包裹，岩心箱與車壁之間放入海 綿墊，再將岩心箱固定於車廂之中。利用海綿塊與海棉墊可減少在運送過 程中震動對岩心的影響。
圖3-3 鋼索式取岩心法裝置示意圖( Clayton, et al., 1995)
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圖3-4 放置岩心之岩心箱
圖3-5 鑽頭、鑽桿與內部取樣器
圖3-6 鑽機與鑽探過程(孔號 N-1)
圖3-7 鑽機與鑽探過程(孔號 N-2)
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圖 3-8 保護岩心方式
3-2 試驗規劃
本研究針對梨山崩坍地 B-9 滑動體主要滑動面材料，藉由物性試驗與 三軸壓密不排水試驗結果探討顆粒組構對材料破壞行為及材料力學強度的 影響。
3-2-1 試驗材料選擇
梨山崩坍地主要滑動面材料，多數學者認為粉土質黏土所構成，工業 技術研究院能源資源所(1994)建議將其分類為強風化板岩(W1)，而黃玉麟 (2006)所提出的分類法將之歸納為灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)。
黃玉麟(2006)認為在 B-9 滑動體中有兩個主要的滑動面，上層為地下水 上下變動而使風化板岩加速風化而形成，下層為潛移破壞造成上下岩層剪 動後風化所形成。本研究試驗材料的選用黃玉麟(2006)在梨山 B-9 崩積體 N-2 孔所鑽探取的下層滑動面岩心，滑動體滑動面位置約在地表下 52~57 米之間，如圖3-9~11，岩心分類為灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)。
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圖3-9 N-2 孔滑動面材料照片(53~56 米，紅色虛線)
圖 3-10 N-2 孔滑動面材料照片(56~57 米，紅色虛線)
圖3-11 滑動層面位置示意圖(N-2 孔)(黃玉麟，2006)
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表3-3 土壤物性試驗規劃與取樣位置
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3-2-3 試驗流程
本研究主要使用本校土壤三軸試驗儀器施做三軸壓密不排水試驗，試 驗流程如圖3-12；一般物理性質試驗則分為板岩塊與基質土壤進行，板岩 塊選用N-2 孔深度 60-65 米之大顆粒破碎板岩，土壤基質則使用三軸壓密不 排水試驗後之同岩心段之材料，流程如圖3-13。
圖3-12 三軸壓密不排水試驗流程圖
圖3-13 板岩與基質土壤一般物理性質試驗流程圖
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3-2-4 試驗準備
黃玉麟(2006)將 B-9 滑動體岩心分為灰色板岩夾黃色黏土(SY)(圖 3-14)、灰色板岩夾灰色黏土(SG)(圖 3-15)、灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)(圖 3-16)與灰色板岩(S)(圖 3-17)。本研究選用 N-2 孔所鑽取出岩心，滑動層材 料約在53~57 米間，岩心分類屬灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)。
由於灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)材料內含大小不一的風化板岩顆粒，
因此試體必須利用岩石切割機裁切(圖 3-18)，為保持試體不受切割時震動所 造成的破壞，切割時利用 PVC 管包覆在試體外側(圖 3-19)，並倒入超泥漿 穩定液減少PVC 管與試體間的空隙所造成的振動。裁切後試體可能有細小 顆粒因震動而掉落，利用與試體相同性質之材料加以填補，塗抹在試體表 面使試體切割面上使其平整，試體裁切完成後示意圖3-20。
圖3-14 灰色板岩夾黃色黏土(SY)
圖3-15 灰色板岩夾灰色黏土(SG)
圖3-16 灰色黏土夾灰色板岩碎屑(C)
圖 3-17 灰色板岩(S)
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圖3-18 單刃岩心切割機
圖3-19 試體裁切示意圖
圖3-20 裁切完成後試體狀況
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圖 3-21 三軸 Ko試驗設備示意圖(洪若安，2006)
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NI
PCI-7344 UMI-7764NI
Compumotor 壓4087 kg，最大軸向抗拉 2044kg，解析度為每轉 614400 步。試驗時利用 馬達步進的數目、旋轉的方向與速度來控制試體受力之方向與變形速率。
控制與擷取信號設備
軸向加載設備是透過 LabVIEW 程式驅動馬達卡（NI PCI-7344）所控 制，藉由程式傳送數位訊號至terminal board（NI UMI-7764），再將訊號傳 輸至馬達驅動器驅使馬達產生旋轉動能，另外LabVIEW 程式可直接控制馬 達的步數、方向與速度。
信號擷取設備使用四台 6.5 位數、22bit 具高訊號穩定度萬用數位電表
（Agilent HP 34401A），將擷取到各感測器的類比訊號經由電表轉換成數 位訊號，在透過GPIB 介面輸入到電腦。
量測設備
圍壓及孔隙水壓量測採用可耐壓 1400kPa 水壓計（Pressure Transducer）
（DATA AB）使用。
軸向局部微應變的量測，主要利用二組非接觸式位移計（Bently Nevada 3300XL NSv 8mm Proximity Transducer，system sensitivity=200Mv/mil）。位 移計分別置於試體左右兩側，由兩位移計所量測到之位移作平均，即為試 體徑向應變。量測範圍為2.3mm，解析度在 0.02μm（2×10-5mm）以下，輸 出電壓為0~20V，線性範圍為 0.25mm~1.75mm 之間，一組非接觸式位移計 包含一個放大器（amplifier）、電纜線（cable）和探頭（probe）。量測方 式利用渦電流原理的冷次定律，經由通電線圈離目標金屬物（target）位移 所產生的磁場變化，而改變電流大小。各項量測設備之規格如表3-5 所示。
97 所使用之壓電陶瓷晶片為購自PIEZO SISTEM 公司，型號 PSI-5H-S4，尺寸 大小為14.5×12×1mm，極化電壓為 10V，尺寸如圖 3-24 所示，將剪力波元 件嵌入三軸室試體上下頂蓋中，並使用Araldite 環氧樹脂（AB 膠）固定於 三軸室上下頂蓋中，透水石部分則以矽膠填塞，總凸出約 1/4 元件長（約 3mm），試體上下蓋設計示意圖如圖 3-25 及圖 3-26 所示。目前國外試驗所
使用之剪力波元件（Bender Element）其材料多以聚水晶陶瓷（Polycrystalline 理卡及信號輸入盒（功能類似於一般訊號量測之 terminal board）接收試體 底座剪力波元件所激發之電壓波形，並且利用軟體同時進行訊號平均運算 等功能，最大接收訊號頻率為25kHz。
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PW-145 hp 33120A
Bender Element (Transmitter) Function Generator
Wave Signal System
Bender Element (Receiver) Soil Specimen Top Cap
Pedestal
圖3-23 剪力波元件試驗系統示意圖(林智惠 2003)
圖 3-24 壓電陶瓷晶片剪力波元件尺寸(林智惠 2003) 壓電陶磁晶片
圖3-25 試體頂蓋剪力波元件（發射端）嵌入示意圖(林智惠 2003)
圖3-26 試體底座剪力波元件（接收端）嵌入示意圖(林智惠 2003)
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氣壓及水壓控制設備
空壓機為提供試驗所需壓力之來源，壓力上限為10 kg/cm2。利用手動 式調壓閥提供試體所需之圍壓，反水壓部分亦使用手動式調壓閥施壓於除 氣水桶，利用塑膠管路，將水壓施加於試體內部；壓力表可顯示圍壓及反 水壓之大小，精度為0.2 kg/cm2。
3-4 試驗步驟與規範
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應變，以做為實驗分析之用。
3-4-2 基本物性試驗
一般物理性質試驗
項目包括篩分析與比重計分析試驗、含水量試驗(ASTM D2216-80)、土 粒比重試驗(ASTM D854-83)、阿太堡限度(Atterberg limits)試驗(ASTM D4318-84，D427-83)、孔隙率試驗；試體之準備、試驗方法及步驟，參考
1. 準備兩個水盆，選用可以放入篩網的大小。將 4、10、20、40、60、100、
200 號筛烘乾並秤重。
2. 將烘乾試體放置適量水中，浸泡 12 到 24 小時不等，確定試體顆粒大致 上被水泡散後，由於細粒料(200 號篩以下)具有低塑性，因此細粒料(200 號篩以下)容易附著在粗顆粒(200 號篩以上)上或是形成團塊，此時利用 手去攪拌與柔捏，將團塊捏散，持續攪拌到材料顆粒均勻的散佈在水中。
3. 將四號篩放入空的水盆中，到入含有材料顆粒的泥水，輕搖篩網將小於 四號篩的顆粒洗到空的水盆中，重複動作洗到篩網上只殘留大於四號篩 網眼的顆粒。
4. 重複步驟 3，將洗去四號篩以下之顆粒材料分別依篩網網眼大小(10、20、
40、60、100、200 號筛)順序洗入顆粒。最後殘留在水盆中的顆粒為小於 200 號筛的細粒料。
5. 最後放入烘箱後烘乾，即可得到篩分析曲線
濕篩法後小於 200 號篩的顆粒依照 ASTM D422-63 的規範施做比重計 分析。
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