試驗量測精度與重複性試驗

郭炳宏(2010)以現地鑽取試驗岩心(砂岩及頁岩)的沖蝕量量測值 介於 0.1~0.01mm 之間，故需要高穩定度的試驗管流條件及高精度的 量 測 分 析 方 式 。 本 研 究 先 經 由 一 組 相 同 沖 蝕 條 件( 流 速 設 定 為 10m/s)，針對同一岩心試體進行連續三次重複清水沖刷試驗，試驗時 間均為八小時，並探討量測方式的準確性。

3.7.1 重複性試驗

重複性試驗試體三組皆為大安溪砂岩岩心，依據重複性試驗結果 顯示(表 3-7)，由於沖蝕量約為 0.2mm 且於相同的管流條件下有良好 的重複性，對於 1mm 凸起於試驗段管流內，在此視為相同之流況，

故規劃前兩組為試體固定後連續沖蝕八小時兩次，第三組為試體重新 架設，將岩心上緣重新對齊基準線比例尺 1mm，並重新啟動污物泵 浦，試驗時間亦為八小時。

表 3-7 重複性試驗沖蝕率結果表

流速(m/s) 試驗時間(hr) 試體來源及岩性 沖蝕量 (mm) 沖蝕率(mm/hr)

9.86 8 BH03 大安溪砂岩 0.193 0.0241

9.86 8 BH03 大安溪砂岩 0.199 0.0249

9.93 8 BH03 大安溪砂岩 0.224 0.028

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3.7.2 試驗量測精度

本試驗使用柯尼卡美樂達α-7D(Maxxum 7D)數位單眼相機拍攝 試驗前後的試體加以分析，相機有效像素為 610 萬畫素。使用相片判 釋沖蝕量之量測精準度必須先由像素與解析度來探討，單位面積內的 像素越多代表解析度越高，所顯示的圖像就會接近於真實物體。

柯尼卡美樂達α-7D 所拍攝的相片最大分辨率為 3008*2000，將 試驗結果數化過程中會將試體相片匯入AUTOCAD 軟體，並將相片 局部放大以利於判釋沖蝕高程，故與使用判釋相片之電腦螢幕解析度 (dpi)無絕對關係。而照片判釋的精度可由兩種方式驗證，將試體相片 放大至像素點明顯可見後，試驗所使用的透明投影片紙所標註的 1mm 比例尺中，利用放大觀察求出 1mm 相對於相片的 50 格像素，

故相片中一格像素為0.02mm 的高度；另一方式使用 600dpi(每英吋 600 個列印點)的印表機輸出相片，同樣利用照片邊界與 1mm 的比例 關係求得每格像素的高度為0.021mm。而 AUTOCAD 軟體對於線性 長度的量測精度可達1*10^-6個單位長度，以1mm 為一單位等比例放 大後，AUTOCAD 判釋誤差遠小於照片像素的誤差，故試驗相片數化 分析的精度取決於照片像素為0.02mm。因使用 AUTOCAD 軟體標示 剖面並求出高程差，故僅取至小數點第三位數來表示沖蝕量(mm)。

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3.7.3 高沖蝕率磨蝕沖蝕試驗方法比較

郭炳宏(2010)文中針對高沖蝕率岩石 (人造砂岩沖蝕)試驗，提出 以下試驗流程 :

1. 將試體抬升至 1mm 2. 紀錄開始試驗的時間(t1)

3. 判斷試驗結束的時間並記錄(t2)

4. t2 - t1及為沖刷時間，1mm 為沖刷量，即可得沖蝕率(mm/hr) 郭炳宏2010 人造砂岩試驗方法說明使用錄影分析適用在沖蝕率較高 的情況(沖蝕率大於 1mm/hr 時適用錄影分析)。錄影分析不需將影像 數化，只需判讀每次試驗沖刷 1mm 所需時間即可推求出岩心沖蝕率。

圖3-29 高沖蝕率之人造砂岩試驗結果(郭炳宏 2010)

岩石沖蝕率約為20~200mm/hr 之間，相對於現地鑽取岩心試體沖蝕 率較低，試驗結果顯示於固定流速下之多次沖刷數據。由於人造砂岩

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遇水軟化且試體較不均值，造成試驗結果跳動範圍較大，試驗過程中 試體邊界沖蝕率較高，且沖刷情形常有局部掏刷，試體中央區域卻沖 刷率較低。

而本研究以縮短沖刷時間來保持試體表面之完整性，確保岩心試 體沖刷量於試驗時間內，故預先設定試驗時間為30 分鐘。本研究曾 嘗試使試體於透明試驗段中長時間飽和，但因泥岩遇水吸水性佳且易 於軟化崩解，尚未啟動試驗水槽就形成表面崩解破損及吸水膨脹的現 象，試體表面無法保持平整。故針對高沖蝕率試體試驗方式，以試體 於短時間內在水平試驗段中進行試體表面飽和，並使流速緩慢增加至 試驗設定流速值。

每組實驗完成後，把試體卸下將沖刷面使用岩心切割機切除並進 行表面打磨處理，以保持連續實驗試體的完整性與沖刷條件的一致 性。

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