試體含水量模擬方法

台灣為亞熱帶氣候國家，因崩積土壤邊坡會因季節不同，在雨季 時其降雨量與降雨強度會對不同之土壤造成含水量增加之情形，含水 量之增加會造成土壤中不飽和吸力之減小，嚴重時恐會使得邊坡無法 負荷而崩塌。在乾季時，因為土壤之蒸散作用及炎熱太陽之曝曬作用，

其含水量會不斷減少，造成不飽和吸力之增加。而自然中之物質皆是 由高勢能處往低勢能處移動，使得物質內每一點之總勢能皆達到平 衡，對夯實土壤而言，主要是因壓力勢能（基質吸力）造成試體內水 分的移動。因此，若直接改變初始含水量製做試體，並無法確切的模 擬現地之實際狀況。本研究利用初始狀況相同之試體，做不同之含水 量變化之模擬，然後再使用濾紙法試驗量測不飽和土壤之吸力，希望 藉此探討崩積土壤在自然狀況或邊坡經整治後，因乾季或雨季引起之 土壤含水量及吸力之變化。

(1) 濕化

楊樹榮（2005）曾將Uzan（1998）設備改良簡化，並且為確 保試體完整性，將中間抽真空用之孔洞除去，而後製出可濕化試

體 之濕 治 分 裂 模。 本 研 究 所使 用 之 試 體 濕治 分 裂 模 係廖 志 穎

（2007）根據楊樹榮（2005）的建議所研製而成，其配置如圖3.10 所示。

本研究沿用廖志穎（2007）所設計的濕化環境模擬室，在每 個壓克力箱子上部之中點裝設定時定量自動灑水設備，並於灑水 箱之下方設置儲水槽，用於儲存灑水設備所噴灑之水，其作用是 為使分裂模內之試體依靠自身結構能力吸收水分，並且儲水槽之 水利用蒸散作用，將氣密箱內之相對濕度達到100％，可使箱內之 達到均勻之含水量上升，圖3.11為本研究之濕治環境模擬室。

為維持試體不會因為濕化過程而造成垂直向因吸水而回漲，

因此將試體上方加上0.025kg/cm²載重為其接觸應力，並在試體側 向包覆孔徑為1㎜之棉質紗布，如圖3.12所示，紗布之功用為隔離 試體與模具，並在使濕化期間在側邊形成水之通路，使試體表面 可與水體完全接觸，並防止因濕治過程土粒之流失，以及拆模過 程中試體因模具之接觸而有破壞試體之可能。

圖 3.10 本研究之濕治分裂模配置示意圖，

（a）側視圖 （b）正視圖 （c）詳細規格圖

圖 3.11 廖志穎（2007）研製之濕治環境模擬室

（改繪自 廖志穎，2007）

圖 3.12 試體包覆紗布與濕治分裂模 (2) 乾化

本研究使用之乾化模擬試驗是採用王正君（2008）研製之乾 化模擬室，此為利用勢能流之概念，以鎢絲燈泡模擬太陽日照而 產生溫度使試體內的水分均勻的蒸散。王正君（2008）測試三種 乾化之方式，分別為氣乾法、燈照法以及烘乾法，對於三種乾化 方式測試乾化後試體各部位之均勻性結果，係以氣乾法之試驗結 果最佳，但是若將乾化時間控制之因素一併考慮，則是以燈照法 最為適當。本研究之燈照法示意圖如圖3.13所示，使用Phillips生產 之60W磨砂鎢絲燈泡。因壓克力本身無保溫之功能，所以利用鋁 箔紙將乾化室之周圍包覆，其作用為反射燈源，更能平均熱能，

能夠提升乾化之均勻性。

圖 3.13 乾化環境模擬室細部規格示意圖