部分飽和不排水剪力強度 部分飽和不排水剪力強度 部分飽和不排水剪力強度 部分飽和不排水剪力強度

首先在本節利用前人模擬過之土壤參數，先對土壤之飽和排水、飽和 不排水、部分飽和不排水進行模擬；模擬結果以觀察此三種條件下之體積 變化與剪力強度的關係；另外觀察飽和不排水與部分飽和不排水的孔隙水 壓變化情形。模擬所採用之參數為鄒鄭翰(2007)模擬 Futai 與 Almeida(2005) 定吸力三軸試驗之參數，各項參數之數值如表 4.1 所示。模擬結果如圖 4.1

~4.5 所示。圖 4.1~圖 4.5 中 D、U、S、p 意義如下：D 所表示之意思為排水 (Drained)；U 所表示之意思為不排水(Uudrained)；S=1.0 代表出使飽和度為 100%，p400 為例，表示圍壓為 400kPa，其餘圖中符號意義皆為相同意義。

表 4.1 模擬不同條件下三軸試驗所需參數 Cam-clay Model 基本參數

參數名稱 參數值

圖 4.1 圍壓 100kPa 下，軸差應力對軸應變模擬結果

圖 4.2 圍壓 100kPa 下，體積應變對軸應變模擬結果

圖 4.3 圍壓 400kPa 下，軸差應力對軸應變模擬結果

圖 4.5 圍壓 400kPa 下，孔隙水壓變化模擬結果

由圖 4.1~圖 4.5 土壤初始飽和度由較低之 50%直至 100%可知，土壤在 部分飽和不排水的情形下無論在較低圍壓 100kPa 或是較高圍壓 400 kPa 中，剪力強度皆界於飽和排水與飽和不排水的剪力強度之間，似乎有以兩 個剪力強度為上、下限值之趨勢。在體積應變方面隨著初始飽和度的升高，

最終破壞時之體積應變皆有下降趨勢，但在部分飽和不排水的狀態下體積 應變量皆遠大於飽和排水的條件。在孔隙水壓變化方面，初始飽和度越低，

最終達破壞之孔隙水壓則越大，此因部分飽和的不排水狀態中孔隙氣體受 壓縮氣壓增量變化較大，因此，孔隙水壓會比飽和不排水有更大的發展趨 勢。為了確定部分飽和不排水的剪力強度是否以飽和排水與飽和不排水的 剪力強度為上下限值，再增加一組更高圍壓且初始飽和度涵蓋從更低之值 的模擬來觀測其剪力強度變化，模擬結果如圖 4.6 所示。

圖 4.6 圍壓 800kPa 下，軸差應力對軸應變模擬結果

由圖 4.6 模擬結果看出，若初始飽和度更低時(45%)剪力強度卻呈現偏低 的表現，Graham et al.(1995)對部分飽和土壤進行不同初始飽和度的不排水 三軸試驗亦有在初始飽和度較低的試驗中有此強度偏低現象產生，但 Graham et al.並未對此一現象提出解釋。圖 4.6 的結果，剪力強度由初始飽 和度 45%~60%呈現上升靠近飽和排水剪力強度趨勢，隨後由飽和度 60%開 始又逐漸下降往飽和不排水剪力強度趨近。推估其原因可能為在初始飽和 度相對較低之情況下，雖然其初始之吸力值較大，但比較各飽和度之有效 吸力值χ⋅(u_a−u_w)差別不大；反而因為不排水條件下若初始飽和度偏低體積 應變量相對更大而使得孔隙氣壓增量更大使有效應力降低，造成部分飽和 土壤的有效應力由淨應力項(σ−u_a)所控制，而導致剪力強度有偏低之現 象。爾後若初始飽和度相對逐漸提高，孔隙氣壓控制有效應力的效應漸不 明顯，逐漸轉變成由孔隙水壓控制部分飽和土壤的有效應力，使得剪力強