試驗方法改良與環剪儀周邊工具架設

徑約為 75.0mm、90.0mm 厚約 6.0mm，ㄧ面為光滑平面，另一面鑲 有約80 顆金屬滾珠的溝槽。金屬套環主要功能有:

2. 填充材:

李程遠(2003)提出以石蠟作為金屬套環與試體的填充材，理由是

石蠟單壓強度與寶山地區泥岩力學性質相近，且石蠟遇熱液化可滲入 填滿空隙且易於施做。劉晉材(2004)以 30cc 玻璃針筒高壓注入空隙使 試體與金屬環完全填補。

3. 環氧化樹脂:

中空試體與扭剪室的上下加載版(圓型面積)扭力的傳遞由環氧 化樹脂(Slink ECP-1230)(圖3.18)負責接合試體端面與加載版，因此加 載版與試體間的界面抗剪力需足夠，所以於加載版沿徑向方向刻鑿出 數條深淺溝槽，試體則刻劃上下兩端各八個溝槽，以環氧化樹脂(分 A、B 兩膠)於其中膠黏，再靜置約 12~18 小時，即可發揮強度。

圖3.17 內外金屬環

圖3.18 環氧化樹脂(A、B 膠)

3.5.2 試體製作改良

複上述步驟於試體另一端，兩端保持水平後，試體上架，使上下加載 版與試體完全對心。以保持水平。

圖3.19 試體與金屬環橫向左右錯動

圖3.20 以砂輪機輕劃溝槽

圖3.21 試體溝槽塗膠

3.5.3 完整試體製作

出石蠟部份以小刀刮除或修平。

4. 膠黏試體

A、B 兩膠劑量各約 1.0g 以電子秤秤重量，比例為 1:1 方式均勻 攪拌。先於上下端試體八個溝槽處塗膠，再將下端最下層金屬環取出 旋入特製平面軸承滾珠金屬環。上加載版塗膠約各 2.0g 劑量後，穿 過特製金屬環與試體表面接觸並稍微按壓加載版調整水平高度。扭剪 室下加載版塗膠，試體另一端普通金屬環取出，另一特製大金屬環放 於下加載版下，將試體上加載版上端母接頭進反力桿卡榫，微微調整 油壓缸至下加載版與試體接觸，大金屬環旋上試體，完整試體即完成。

圖3.23 組立夾具金屬環

圖3.24 置放試體並注臘

圖3.25 溝槽滴膠及上加載鈑黏膠

圖3.26 下加載鈑上膠並微調油壓缸與試體接合

3.5.4 試驗方法

a.力量控制下，紀錄顯示器上壓密完成時油壓缸位置

b.切換成位移控制，此時垂直力量會稍降低，再將油壓缸調整回 壓密完成時的位置

c.力量於 10min 降幅小於 2kg，可視為壓密完成，若大於 2kg 則調 整油壓缸位置至預定壓密力量，如此重覆直到壓密完成

4. 啟動油壓扭剪

兩種試驗之旋轉向油壓缸皆為角度(位移)控制，施剪前需將油壓 缸位置調至最底(但不能過低，否則電磁閥會有蜂鳴聲，影響油壓穩 定)，目的為使試驗能夠進行約 100 度的旋轉量。本試驗剪動之旋轉 速率採0.0244⁰/sec，共 97.612 度(8.001V)。

5. 觀察試體剪動過程

為清楚了解剪動時裂縫的發展過程，將金屬環上以水性麥克筆劃 一條平行試體高度的粗標示線，架設照相機，試體由零度至 20 度每 剪動1 度拍一張相片共 21 拍。

3.5.5 環剪儀周邊工具架設

環剪試體上架，層層金屬環間因為潤滑油效用且試體未膨脹，有

可能會彼此脫落，且剪動過程中，因為試體剪脹性(dilation)的行為，

及殘餘強度的發揮使試體體積改變，導致金屬環垂直分離。當裂縫發 生後，即沿此無束制空間大量脫離。有鑒於此，本研究改良環剪儀，

以彈簧勾住最上與最下層金屬環如圖3.27。彈簧除了提供金屬環間束 制力減少脫離外，在剪動過程彈簧長度延伸使金屬環間可以相對滑移 轉動，減少與試體間的摩擦力。扭轉角度不斷上升使彈簧有非常多伸 長量，為考慮彈簧是否影響扭力，由試驗曲線發現如圖 3.28 方框所 示，於剪動過程中約 87 度位置將彈簧調整直立，扭力值產生明顯減 少的變化。

因此，彈簧裝置於金屬環上須保持隨剪動增加而不改變伸長量又 可使正向得到束制。所以，本試驗進一步設計ㄧ大型金屬環內裝平面 軸承(圖 3.29)，與ㄧ片平均鑽深約 2mm 孔 8 個扣住彈簧掛鉤的微突 出上蓋，配合最下層較大金屬環(未鑲滾珠)下掛鉤(圖 3.30)的輔助器 材。因為此構造之改良，使彈簧未接觸金屬環並可隨剪動而轉動，更 可反應環剪試體試驗的準確性。

圖 3.27 固定式彈簧裝置金屬環

0 20 40 60 80 100

Angle , degrees

0 100 200 300

Torque , N-m

圖3.28 固定式彈簧於剪動時的影響

圖3.29 最上層金屬環內裝平面軸承

圖3.30 彈簧兩端金屬環