開挖模型試驗

有鑑於過去許多大型模型試驗在以黏土為試驗材料時，往往需費 時壓密土層，因此，本研究為增加試驗效率，直接以攪拌後之黏土漿 重模試體做為試驗材料，再利用落錐試驗之結果，以變化含水量調配 不同不排水剪力強度（s_u）之土壤試體後，再以實驗室十字片剪力試 驗再次確認其不排水剪力強度，待強度確定後立即進行模型試驗。而 此模型試驗不經壓密階段，此方法與一般室內模型試驗以壓密應力大

小來控制土壤不排水剪力強度有所不同。本試驗以強度分層的方法來 模擬現地土壤之土壤強度隨深度增加之情形，並施作了如表 3-1 之三 十組之模型試驗進行研究，以下將介紹本試驗之基本步驟：

1、試體準備：先將土樣放入 105°C 之烘箱中烘乾 24 小時以上，再 以粉碎機破碎後，如照片 3-8，最後以大型搖篩機過篩並收集通過＃

40 篩(開孔尺寸=0.420mm)之土樣。

2 、 將 土 壤 含 水 量 依 落 錐 貫 入 試 驗 及 十 字 片 剪 力 試 驗 結 果 調 配 至 所 需 強 度 大 小 ， 最 後 放 入 攪 拌 機 中 ， 如 照 片 3-9 所 示 ， 攪 拌 1 小 時 後 取 出 ， 即 完 成 試 體 製 作 。

3、為確保其攪拌均勻性，再將準備好的土壤試體續以小型拌勻器（如 照片 3-10 所示）攪拌三至五分鐘，攪拌前後如照片 3-11 所示。

4、調整模型試驗儀底座下方之水平調整基腳，如圖 3-8 之 A, 利用水 準氣泡儀確保模型主體在實驗過程中能保持水平，然後再調整相機腳 架至水平狀態，並於高度距地面 95 公分，與試驗箱主體之拍攝距離 為 5 公尺處架上數位相機。

5、將模型主體之觀測面板拆開，裝上頂板，並將模型箱平放，然後 架上擋土鈑、分隔鋼片及白色塑膠板，並在模型內部塗上潤滑油，以 減少邊界影響，如照片 3-18 所示。

6、將準備好的土壤試體依強度分三層置入，並用搗棒將內部氣泡趕 出，待試體裝滿後，隨即架上十字片剪力試驗儀於此三層土壤旁並施 作十字片剪力試驗，再次確定其土壤之強度。如照片 3-19 所示。

7、將分隔鋼片及白色塑膠板抽出，並將土樣表面刮平，如照片 3-20(a)、(b)所示。將由作有記號之大頭針及竹籤製成位移標示物，長 約 13cm，針頭直徑 0.4cm，如照片 3-21 所示。在開挖區外側及內側

以 3.5cm 間格從土壤表面插入，目的為方便觀測開挖前後各點之相對 位移，完成後如照片 3-22 所示。

8、在觀測面板上塗潤滑油並蓋上鎖緊，貼上尺標後，再將模型試驗 箱立起，如照片 3-23 所示；同一時間數位相機開始拍攝模型試體未 解壓前的情形；再將上頂板拆除，觀測開挖解壓後壁體側移及壁後沉 陷情形，如照片 3-24。

9、最後將所拍攝之影像傳輸至電腦，將開挖解壓前後之照片以 PhotoImpact 繪圖軟體重疊並將照片座標化，如照片 3-25 及圖 3-11 所 示，並找出標示物之相對位置變化，求取開挖過程中土壤位移之方向。

本試驗之試驗程序大致如上，然而在進行地盤改良試驗時，僅步 驟 6 稍有所不同。依地盤改良之型式分別描述如下：

（1）全區塊狀改良：將擋土鈑內側之改良區域土壤依其所需之改良 範圍全部置換，而改良區強度則是利用落錐試驗結果降低整體含水量 的方式提高改良區之土壤不排水剪力強度（s_u）至目標強度，並以實 驗室十字片剪力試驗再次確認。

而其步驟 6 需變更為：先用隔板隔開待改良區域，再將上述三層 土壤置入模型內而改良區土樣置入改良區域內，如圖 3-12 所示。填 入時用搗棒將內部氣泡趕出，待試體裝滿後，隨即架上十字片剪力試 驗儀於此四層土壤旁並施作十字片剪力試驗，再次確定其土壤之強 度。

（2）柱狀改良：本試驗之地質改良體係以較低含水量的土壤來模擬，

並未添加水泥材料。以落錐試驗結果將含水量調配至改良樁體所需強 度大小之土壤，並以十字片剪力試驗再次確定強度後，開始施作改良

樁體。而其柱狀改良之改良樁體製作為以直徑 1 公分，長度為 20 公

十字片剪力試驗儀於此三層土壤旁並施作十字片剪力試驗（壁狀改良 區不需施作十字片剪力試驗），再次確定其土壤之強度。