3-2 振動台試驗流程
1. 試驗砂土的物理性質試驗：包括含水量試驗、篩分析、砂土最大最小乾密度
試驗以及比重試驗等。
2. 清理剪力盒：每次振動試驗結束後，都會堆積少許的砂土，在試驗前要確實
清理乾淨，尤其是滑軌部份，務必要將殘土去除，然後重新上油，確保試驗 進行中滑軌的順利滑動。
3. 防水膜漏水測試：緩慢注水至試驗盒內約七到八分滿的高度，測試防水膜是
否有破裂或漏水之情形，破裂處以矽膠填補。
4. 試驗盒內量測儀器綁設：將水壓計與加速度計依照規劃的高程進行配置。
5. 吊裝剪力盒至振動台上：吊裝前須舖設不透水帆布於震動台上，避免振動試
驗進行中試驗盒內的水濺出對振動台造成損傷。剪力盒吊上後，須以螺栓固 定於振動台 。
6. 設置外部量測儀器及沉陷盤：將位移計與加速度計設置於內外框架所規劃的
高程位置上，並安裝沈陷盤在砂土表面上，然後接好所有量測儀器之導線。
7. 檢核所有內外量側儀器：將安裝好的所有儀器進行檢核，在確保儀器無損後，
才可進行後續工作。
8. 振動試驗：依照規劃的振動模式進行振動試驗。主要有一維單向、二維雙向
不同頻率的正弦波以及國內外重大地震強震測站之歷時紀錄（單向與雙向）。
9. 錄影：將每一次振動試驗之情形以攝影機從高處進行拍攝。
10. 水位及砂面高量測：在每一次振動試驗前後都必須量測水位高及砂面高（16 點平均）
3-3 振動台試驗砂之基本性質與準備方法
振動試驗所採用的越南砂為自越南峴港進口的白色次角狀石英砂，在各次振 動試驗所進砂料略有不同，其顆粒粒徑分佈曲線如圖 3.3 所示，表 3.12 為其平均 基本性質。而麥寮砂也就是台灣西海岸典型的砂土，雲林縣麥寮鄉與台灣西海岸 的砂土大多源自於中央山脈，受雨水沖刷及溪水夾帶而來。在沖刷過程中夾帶台 灣西部含量甚豐的灰黑色頁岩與泥岩，這兩種成份都是較軟弱且易碎的岩石。因 此岩石受沖刷容易變成灰黑色的細顆粒粉土或細砂，其顆粒粒徑分佈曲線如圖 3.4 所示，表 3.13 為其平均基本性質。
大型振動台剪力盒試體，因使用的越南砂(不含細料)與麥寮砂(含細料)之性質 不同，而採用不同的準備方式。越南砂試體準備是利用大型砂土霣落箱來進行，
如圖 3.5 所示，其底部有分散器使越南砂能均勻落在試驗盒內。試體準備步驟詳 述於國家地震工程研究中心報告編號 NCREE-03-042「大型振動台剪力盒土壤液化 試驗（II）－大型砂試體之準備與振動台初期試驗」[2]。麥寮砂含有細料及微量水 分存在，試驗用砂有連結成塊的情形。因此麥寮砂之試體準備使用分階濕砂水中 沉降法（staged wet sedimentation method）。採用旋轉葉片型式之霣落器，如圖 3.6 所示，使麥寮砂能同時落至試驗盒內均勻散開。試體準備步驟詳述於國家地震工 程研究中心報告編號 NCREE-08-011「大型振動台剪力盒土壤液化試驗(IV)-飽和麥 寮砂試體受振行為之探討」[4]。
3-4 試驗量測資料之整理
下 155 mm），因此可以知道砂土試體在砂面下 553mm 以上皆發生液化；而水壓計 WP1（砂面下 749 mm）與 WP13（砂面下 1183 mm）皆無液化平台，且所量得超 額孔隙水壓小於水壓計深度砂土的有效應力。因此可知道砂土試體在砂面下 749
有發生液化。由以上結果可知，越南砂 F30 試驗的液化發生時間是在延時約 5 秒 左右，而當液化發生後，砂土液化深度所及之位置其試體內部的加速度值會瞬間 降低且外框的加速度歷時曲線會呈現不規則的跳動。
3-4-4 試體表面沉陷之量測
受振動後水平砂土層因趨於緊密而產生沉陷，在每次振動試驗前後會測砂面 高程用以計算其沉陷量。由此砂面高程與內框裝容面積可估算剪力盒裝載砂土試 體的體積。另外利用裝設在砂土表面之位移量測系統，可以觀測砂面單點在受振 過程中之沉陷狀況。
3-4-5 試驗前後砂土試體的相對密度
由沉陷量量測可計算得飽和砂土實際體積。依據試驗乾砂總重與試驗砂比重 可以得到試驗顆粒體積，再以飽和砂土總體積減去試驗乾砂體積可以得到試體中 所含水的體積。進而計算得試驗前後砂土試體的統體單位重、孔隙比，與其相對 密度。
3-4-6 水壓計埋設處之有效應力
利用 3-4-1 節提到埋設在砂面下的水壓計，每一次振動試驗前測讀之所在位置 靜水壓力水頭高，可換算為該水壓計與水面的距離，扣去水面與砂面之距離，得 到砂面與水壓計之距離。砂面與水壓計距離乘以砂土統體單位重與水單位重之差，
去估算該水壓計埋設深度砂土之有效應力。
3-4-7 液化深度之判定
判定砂土試體受振後是否達到液化的方法，如 3-4-1 節所述可利用埋設在砂土 試體內部的水壓計來進行判別。但在每一次產生液化的振動試驗中，大多並非整 層砂土產生液化，液化所及之深度都不盡相同，利用水壓計之量測結果判斷之液
化深度因水壓計分佈深度間距較大常未能達本研究所需液化深度之精確度。因此 根據 3-4-2 節所述液化時框架加速度變化之現象判定液化深度如下：
1. 先利用試體內部隨著不同高度分佈的水壓計來進行辨識。圖 3.11 顯示，越南砂 F30 試驗約在振動延時 5 秒後發生液化，而顯示液化狀態的水壓計最深達砂面下 553 mm（水壓計 WP4），即可知在砂面下 553 mm 以上之砂土皆發生液化。而砂面 下 749 mm 即水壓計 WP1 之量測顯示此處未發生液化，即可知在砂面下 749 mm 以下之砂土未發生液化。由此可判定液化深度大致的範圍，在砂面下 553 mm 至 749 mm 之間。
2. 利用水壓計量測定出液化深度大致的範圍後，接著利用 5-1-2 節所提，框架之 加速度歷時曲線在受振達到液化後會產生不規則跳動的現象來判定液化深度。以 圖 3.15 為例，框架 AY3 在振動前 5 秒，振動加速度歷時曲線與振動台的加速度 歷時曲線相似，而 5 秒後該次試驗發生液化，框架開始有不規則的跳動且加速度 值有略為縮小的趨勢，包括 AY3（砂面下 29.3 mm）到 AY9（砂面下 629.3 mm）
之框架皆有此情形。因此可知砂面下 629.3 mm 以上的砂皆發生液化。而下一層框 架 AY10 之加速度在該次試驗沒有試驗值，因此以 AY11 框架來看，AY11 框架 在延時 5 秒前與 5 秒後，振動加速度歷時曲線皆與振動台之曲線相似，沒有不規 則跳動的情形產生，因此判定框架 AY11 之頂部（砂面下 789.3 mm）以下砂土無 發生液化，配合水壓計及框架加速度計量測的辨識結果得到液化深度是在砂面下 629.3 mm~749 mm 之間，因此就以框架 AY9 的底部（砂面下 669.3 mm）做為該 次試驗液化之深度。
表 3.1 2002 年 8 月第一次振動台試驗振動模式
表 3.3 2003 年 4 月第三次振動台試驗振動模式
表 3.4 2003 年 10 月第四次振動台試驗振動模式
表 3.5 2004 年 4 月第五次振動台試驗振動模式
表 3.5 2004 年 4 月第五次振動台試驗振動模式(續)
表 3.6 2004 年 10 月第六次振動台試驗振動模式(續)
表 3.6 2004 年 10 月第六次振動台試驗振動模式(再續)
表 3.8 2005 年 3 月第八次振動台試驗振動模式(續)
表 3.9 2005 年 10 月第九次振動台試驗振動模式
I24 Kobe earthquake, port island (EW)－Y，PGA scale down to 0.2g
I25 2 0.025 11
表 3.10 2006 年 5 月麥寮砂振動台試驗振動模式
表 3.10 2006 年 5 月麥寮砂振動台試驗振動模式(續)
振動模式 X 向(N-S) Y 向(E-W)
延時(sec) 頻率(Hz) 加速度(g) 頻率(Hz) 加速度(g)
MLA 34 Chi-Chi (She-Tou)（NS）－Y，PGA ≈ 0.2g，Full scale MLA 35 Chi-Chi (She-Tou)－X & Y，PGA ≈ 0.2g，Full scale
MLA 36 2 0.03 10
MLA 37 2 0.05 10
MLA 38 White Noise (Bandwidth 50Hz)－Y 0.075 60 表 3.11 2006 年 11 月麥寮砂振動台試驗振動模式
MLB 24 Chi-Chi (She-Tou)（NS）－X，PGA scale to 0.075g
MLB 25 Chi-Chi, She-Tou－X(NS) & Y(EW)，PGA scale to 0.075g proportionally
表 3.11 2006 年 11 月麥寮砂振動台試驗振動模式(續)
MLB 34 Chi-Chi (She-Tou)（NS）－X，PGA scale down to 0.1g MLB 35 Chi-Chi (She-Tou)－X(NS) & Y(EW)，PGA scale down to 0.1g
proportionally
MLB 36 Kobe (port island) (NS)－X，PGA scale down to 0.1g MLB 37 Kobe (port island)－X(NS) & Y(EW)，PGA scale down to 0.1g
proportionally
MLB 38 2 0.03 10
MLB 39 2 0.03 2 0.03 10
MLB 40 2 0.15 10
MLB 41 2 0.15 2 0.15 10
MLB 42 Chi-Chi (Wu-Feng)（EW）－Y，PGA scale down to 0.15g MLB 43 Chi-Chi, Wu-Feng－X(NS) & Y(EW)，PGA scale down to 0.15g
proportionally
MLB 44 Kobe (Port Island) (NS)－X，PGA scale down to 0.25g MLB 45 Kobe (Port Island)－X(NS) & Y(EW)，PGA scale down to 0.25g
表 3.12 越南砂基本物理性質
形狀 次角
顏色 白
比重 Gs 2.65
D10（mm） 0.18
D60（mm） 0.31
Cu 1.75
emax 0.797~0.912
emin 0.569~0.620
表 3.13 麥寮砂基本物理性質
形狀 次角與薄片型
顏色 灰黑
比重 Gs 2.71
D10（mm） 0.08
D60（mm） 0.21
Cu 2.66
emax 1.162
emin 0.586
FC（％） 5 ~ 8
＜2μm（％） 1.95
USCS SP-SM
圖 3.1 多層剪力盒照片
圖 3.2 多層剪力盒構造示意圖：(a)平面圖；(b)側視圖
圖 3.3 越南砂之粒徑分布曲線
圖 3.4 麥寮砂之粒徑分布曲線
圖 3.5 越南砂霣落箱
圖 3.6 麥寮砂旋轉葉片型霣落器
圖 3.7 剪力盒內外框量測儀器裝設之平面圖（單位：cm）
圖 3.8 剪力盒內量測儀器埋設之平面圖（單位：cm）
圖 3.9 剪力盒內量測儀器埋設之剖面圖（單位：cm）
圖 3.10 越南砂 F30 試驗超額孔隙水壓激發與消散情形
圖 3.11 越南砂 F30 液化時間之判讀
圖 3.12 越南砂 F10 未液化試驗框架加速度與振動台加速度[3]
圖 3.13 越南砂 F10 未液化試驗試體內部與振動台加速度歷時曲線[3]
圖 3.14 越南砂 F10 未液化試驗試體內部與同高程框架加速度歷時曲線[3]
圖 3.15 越南砂 F30 液化試驗框架加速度與振動台加速度[3]
圖 3.16 越南砂 F30 液化試驗試體內部與振動台加速度歷時曲線[3]
圖 3.17 越南砂 F30 液化試驗試體內部與同高程框架加速度歷時曲線[3]