香山砂土之試驗結果比較

65 1.31

1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38

1.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37

ρdm(g/cm3)

ρdc(g/cm³) y = 1.0938x - 0.1259

R² = 0.9809

Lss / SP-SC

圖 4.9 土壤乾密度校正值(ρ_dm)與土壤乾密度推估值(ρ_dc)之關係(Lss / SP)

66

如同圖 4.10 所示，繪製體積含水量量測值與重量含水量實際值之迴歸趨勢線，

求得二者相關性之判定係數為 0.9648。較前述標準砂使用標準夯實模及分裂式鐵模所 得結果明顯增加。推論因木模具絕緣性且震動夯實亦可得到較為均勻之夯實，因而使 得體積含水量量測值與重量含水量實際值，產生較佳之相關性。比較體積含水量量測 值(θ_vm)與體積含水量校正值(θ_vc)，以及乾密度推估值(ρ_dc)與乾密度校正值(ρ_dm)均可 得到類似之結果(圖 4.11~圖 4.12)。

0 4 8 12 16 20

0 5 10 15 20

θvm(%)

w (%) Vt / SP-…

y = 1.227x - 3.6271 R² = 0.9648 Vt / SP-SC

圖 4.10 體積含水量量測值(θ_vm)與重量含水量實際值(w)之關係(Vt / SP-SC)

0 5 10 15 20 25 30

0 5 10 15 20

θvc(%)

θvm (%) Vt / …

y = 1.193x + 3.787 R² = 0.964 Vt / SP-SC

圖 4.11 體積含水量校正值(θ_vc)與體積含水量量測值(θ_vm)之關係(Vt / SP-SC)

67 1.25

1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55

1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55

ρdm(g/cm3)

ρdc(g/cm³) Vt / …

y = 0.9981x + 0.0028 R² = 0.9999 Vt / SP-SC

圖 4.12 土壤乾密度校正值(ρ_dm)與土壤乾密度推估值(ρ_dc)之關係(Vt / SP-SC) 2. Lt / SP-SC

香山砂土之重量含水量實際值試驗範圍為 3.02%~18.41%，使用微量夯實及木模 製作不同含水量引致不同乾密度之試體，以供求取 TDR 檢測之標定(表 4.4)。彙整重 量含水量、體積含水量與土壤乾密度之試驗值並繪製三者之趨勢圖(圖 4.13~圖 4.15)，

觀察其 R²值並從中得知其相關性。

表 4.4 Lt / SP-SC 之 TDR 標定試驗結果

試驗項目

L

t

/ SP-SC 之試驗值

重量含水量實際值w

,

% 3.02 4.83 7.19 8.82 11.01 12.44 12.44 14.07 17.81 18.41 體積含水量校正值θ_vc

,

% 3.42 5.06 7.51 9.51 12.00 13.33 13.33 15.58 20.31 22.49 體積含水量量測值θ_vm

,

% 0.20 1.95 3.35 3.85 4.85 6.35 6.35 9.17 11.33 12.05 土壤乾密度校正值ρ_dm

,

₃

cm

g 1.13 1.05 1.05 1.08 1.09 1.07 1.07 1.11 1.14 1.22 土壤乾密度推估值ρ_dc

,

cm3

g 1.13 1.05 1.04 1.08 1.09 1.07 1.07 1.11 1.14 1.22

經由 TDR 檢測得知體積含水量量測值與重量含水量實際值之判定係數為 0.9741，

與圖 4.4(R² = 0.8936)及圖 4.7( R² = 0.9135)比較，發現判定係數具顯著增加之趨勢。由 此可推估木模因為非金屬之材質(具絕緣體性)，但若與圖 4.10 相較其判定係數略為增 加，可進而得知夯實能量之選擇，可能亦會影響 TDR 量測之正確性。

68 0

2 4 6 8 10 12 14

0 5 10 15 20

θvm(%)

w (%) Lt / SP-SC

y = 0.7589x - 2.33 R² = 0.9741 Lt / SP-SC

圖 4.13 體積含水量量測值(θ_vm)與重量含水量實際值(w)之關係(Lt / SP-SC) 香山砂土經由微量夯實進行夯實工作，透過 時域反射儀檢測體積含水量量測值與 體積含水量校正值，並繪製兩者之迴歸趨勢線求得判定係數為 0.978，與圖 4.11( R² = 0.9647)相比較，證明 若使用不同夯實工具與方式，亦會影響推估體積含水量之量測值。

2 7 12 17 22 27

0 2 4 6 8 10 12 14

θvc(%)

θvm (%) Lt / …

y = 1.555x + 2.957 R² = 0.978 Lt / SP-SC

圖 4.14 體積含水量校正值(θ_vc)與體積含水量量測值(θ_vm)之關係(L_t / SP-SC) 香山砂土之試驗土樣經由時域反射儀所檢測之體積含水量量測值其判定係數之 數值竟高達 0.9998 逼近於 1。由圖 4.15 可推論倘若探針貫入為低擾動之檢測，且又 因震動夯實其可將夯實能量均勻分散，故此論點進而驗證。

69 1

1.05 1.1 1.15 1.2 1.25

1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25

ρdm(g/cm3)

ρdc(g/cm³) Lt / …

y = 1x + 0.0003 R² = 0.9998 Lt / SP-SC

圖 4.15 土壤乾密度校正值(ρ_dm)與土壤乾密度推估值(ρ_dc)之關係(Lt / SP-SC) 3. Lss / SP-SC

應用香山砂土進行時域反射儀之標定，試驗模具為分裂式鐵模，夯實方式為微量 夯實。重量含水量實際值設計範圍為 0.34%~19.9%，製作不同含水量之試體，其試 驗結果如表 4.5 所示。

表 4.5 L_ss / SP-SC 之 TDR 標定試驗結果

試驗項目

L

_ss

/ SP-SC 之試驗值

重量含水量實際值w

,

% 0.34 3.12 3.14 5.16 7.01 7.98 8.10 8.98 9.73 體積含水量校正值θ_vc

,

% 0.46 3.64 3.55 5.29 7.15 8.38 8.42 8.98 10.06 體積含水量量測值θ_vm

,

% 0.00 0.00 0.60 1.68 2.45 2.20 3.35 3.43 3.85 土壤乾密度校正值ρ_dm

,

₃

cm

g 1.35 1.17 1.13 1.03 1.02 1.05 1.04 1.00 1.03 土壤乾密度推估值ρ_dc

,

cm3

g 1.35 1.17 1.13 1.03 1.02 1.05 1.04 1.00 1.03

70

表 4.5 續 L_ss / SP-SC 之 TDR 標定試驗結果

試驗項目

L

ss

/ SP-SC 之試驗值

重量含水量實際值w

,

% 9.88 10.8 11.6 12.8 13.5 14.7 16.2 18.2 19.9 體積含水量校正值θ_vc

,

% 10.0 11.4 11.9 13.5 14.2 15.4 17.6 19.2 21.8 體積含水量量測值θ_vm

,

% 3.10 5.35 4.35 4.10 5.60 5.10 8.55 7.13 9.67 土壤乾密度校正值ρ_dm

,

₃

cm

g 1.02 1.05 1.03 1.05 1.05 1.05 1.09 1.06 1.09 土壤乾密度推估值ρ_dc

,

3

cm

g 1.02 1.05 1.03 1.05 1.05 1.05 1.09 1.06 1.09

經由 TDR 檢測得知θ_vm與w，求其二者之判定係數為 0.9196(圖 4.16)，並與圖 4.7 做比較，發現分裂式鐵模對於時域反射儀之θ_vm並未有所顯著之影響。由此可推論若 使用均質之標準砂及香山砂土時，利用 TDR 之檢測可經由圖 4.16 之迴歸趨勢線，直 接推估具正確性之重量含水量實際值。

0 2 4 6 8 10 12

0 5 10 15 20 25

θvm(%)

w (%) Lss / SP-SC

y = 0.4868x - 0.996 R² = 0.9196

圖 4.16 體積含水量量測值(θ_vm)與重量含水量實際值(w)之關係(Lss / SP-SC) 利用θ_vm與θ_vc兩者之相關性求得判定係數為 0.9296，並將其與圖 4.8 比較發現略 有增加，推論因香山砂土中夾雜少量黏土，直接影響 TDR 之正確性。

71 0

5 10 15 20 25

0 2 4 6 8 10 12

θvc(%)

θvm (%) Lss / SP-SC

y = 2.031x + 2.673 R² = 0.929 Lss / SP-SC

圖 4.17 體積含水量校正值(θ_vc)與體積含水量量測值(θ_vm)之關係(Lss / SP-SC) 觀察ρ_dm與ρ_dc兩者相關性之數值達 R² = 0.9999，將其與圖 4.9(R² = 0.9809)比較，

推論因標準砂滲透性較高，水分大多往模底下方流動，且鐵模影響電磁波之訊號，進 而影響 TDR 量測之結果。

0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4

0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4

ρdm(g/cm3)

ρdc(g/cm³) Ls…

y = 0.9838x + 0.0172 R² = 0.9999

Lss / SP-SC

圖 4.18 土壤乾密度校正值(ρ_dm)與土壤乾密度推估值(ρ_dc)之關係(L_ss / SP-SC)

72

4. Ss / SP-SC

香山砂土之重量含水量實際值試驗範圍為 3.57%~17.55%(表 4.6)，使用標準夯錘 及標準夯實模製作不同含水量引致不同乾密度試體，以供求取 TDR 檢測之標定。

表 4.6 L_s / SP-SC 之 TDR 標定試驗結果

試驗項目

S

_s

/ SP-SC 之試驗值

重量含水量實際值w

,

% 3.57 4.79 7.31 8.16 9.89

體積含水量校正值θ_vc

,

% 5.32 7.29 11.13 12.57 15.63 體積含水量量測值θ_vm

,

% 3.43 4.30 6.05 6.60 12.42 土壤乾密度校正值ρ_dm

,

₃

cm

g 1.49 1.52 1.52 1.54 1.54

土壤乾密度推估值ρ_dc

,

cm3

g 1.49 1.52 1.52 1.54 1.58

表 4.6 續 Ss / SP-SC 之 TDR 標定試驗結果

試驗項目

S

_s

/ SP-SC 之試驗值

重量含水量實際值w

,

% 11.79 12.68 14.03 14.85 17.55 體積含水量校正值θ_vc

,

% 18.67 20.27 22.37 24.08 27.68 體積含水量量測值θ_vm

,

% 13.98 15.23 15.65 17.65 18.40 土壤乾密度校正值ρ_dm

,

₃

cm

g 1.58 1.60 1.59 1.62 1.58

土壤乾密度推估值ρ_dc

,

cm3

g 1.58 1.60 1.59 1.62 1.58

經由 TDR 檢測得之體積含水量量測值(θ_vm)，其與重量含水量實際值之相關性判 定係數為 0.9487，代表若當現地土樣同為香山砂土時，可直接經圖 4.19 推估正確之 重量含水量實際值(w)。

73 0

5 10 15 20 25

0 5 10 15 20

θvm(%)

w (%) Ss / …

y = 1.230x - 1.506 R² = 0.948 Sc / SP-SC

圖 4.19 體積含水量量測值(θ_vm)與重量含水量實際值(w)之關係(Ss / SP-SC) 應用 TDR 檢測於香山砂土中所得之體積含水量量測值(θ_vm)，其與θ_vc之判定係數 為 0.9581，證明θ_vc與θ_vm之相關性極高，可做為未來將 TDR 應用於現地檢測填土密 度之參考。

2 7 12 17 22 27 32

2 7 12 17 22

θvc(%)

θvm (%) Ss / …

y = 1.264x + 2.123 R² = 0.958 Sc / SP-SC

圖 4.20 體積含水量校正值(θ_vc)與體積含水量量測值(θ_vm)之關係(Ss / SP-SC) 利用時域反射儀檢測香山砂土於金屬模具-標準夯實模之密度，因試驗模具之材 質因素及夾雜少量黏土含量影響，所以其ρ_dm-ρ_dc之相關性判定係數略低(0.926)。

74 1.45

1.5 1.55 1.6 1.65

1.45 1.5 1.55 1.6 1.65

ρdm(g/cm3)

ρdc(g/cm³) Ss / …

y = 0.962x + 0.0555 R² = 0.926 Sc / SP-SC

圖 4.21 土壤乾密度校正值(ρ_dm)與土壤乾密度推估值(ρ_dc)之關係(Ss / SP-SC) 5. Lp / SP-SC

應用香山砂土進行時域反射儀之標定，試驗模具為塑膠模具，夯實方式為微量夯 實。彙整重量含水量、體積含水量與土壤乾密度之試驗值並繪製迴三者之歸趨勢圖(圖 4.22~圖 4.24，觀察其 R²值並從中得知其相關性。

表 4.7 L_p / SP-SC 之 TDR 標定試驗結果

試驗項目

L

_p

/ SP-SC 之試驗值

重量含水量實際值w

,

% 0.30 1.16 2.10 2.81 4.01 4.95 5.86 7.15 體積含水量校正值θ_vc

,

% 0.32 1.25 2.26 3.03 4.32 5.32 6.21 7.66 體積含水量量測值θ_vm

,

% 0.00 1.70 1.70 2.20 2.45 3.1 3.27 3.85 土壤乾密度校正值ρ_dm

,

₃

cm

g 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 1.06 1.07 土壤乾密度推估值ρ_dc

,

cm3

g 1.07 1.08 1.08 1.08 1.08 1.07 1.06 1.07

75

表 4.7 續 L_p / SP-SC 之 TDR 標定試驗結果

試驗項目

L

p

/ SP-SC 之試驗值

重量含水量實際值w

,

% 7.82 9.27 10.1 12.0 14.1 14.1 16.9 19.8 體積含水量校正值θ_vc

,

% 8.40 9.92 10.8 12.9 15.1 15.6 18.0 21.1 體積含水量量測值θ_vm

,

% 4.60 4.85 5.60 6.85 7.60 7.60 9.75 10.2 土壤乾密度校正值ρ_dm

,

₃

cm

g 1.07 1.07 1.07 1.07 1.07 1.11 1.06 1.07 土壤乾密度推估值ρ_dc

,

cm3

g 1.07 1.07 1.07 1.07 1.07 1.11 1.06 1.07

香山砂土之重量含水量實際值試驗設計範圍為 0.30%~19.8%，時域反射儀得之

vm

θ 與w之判定係數為 0.987，其與圖 4.13 比較發現數值有些微拉升之現象，惟差距 不大，由此推論木模於其製作中因欲仿照延伸模之概念，其底模與延伸模之連接扣環 為金屬材質，可歸咎於此。

0 2 4 6 8 10 12

0 5 10 15 20 25

θvm(%)

w (%) Lp / …

y = 0.5097x + 0.4855 R² = 0.987 Lp / SP-SC

圖 4.22 體積含水量量測值(θ_vm)與重量含水量實際值(w)之關係(Lp / SP-SC) 香山砂土之試驗土樣經由烘乾重得出體積含水量校正值與體積含水量量測值之 迴歸趨勢線，進而求得判定係數為 0.9863，其與圖 4.14 比較，發現二者雖皆使用非 金屬材質之模具，但因內部組成之材質不同，亦間接影響θ_vm之正確性。

76 0

5 10 15 20 25 30

0 2 4 6 8 10 12

θvc(%)

θvm (%) Lp / …

y = 2.075x - 0.881 R² = 0.986 Lp / SP-SC

圖 4.23 體積含水量校正值(θ_vc)與體積含水量量測值(θ_vm)之關係(Lp / SP-SC) 針對土壤乾密度校正值與土壤乾密度推估值之相關性，其判定係數之數值拉升至 0.9139。由前述而可推論，試驗模具之材質選擇為極重要之設計考慮條件，其亦直接 影響時域反射儀推估ρ_dc之正確性。

1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.1 1.11 1.12

1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.1 1.11 1.12 ρdm(g/cm3)

ρdc(g/cm³) Lp / …

y = 0.962x + 0.042 R² = 0.9139 Lp / SP-SC

圖 4.24 土壤乾密度校正值(ρ_dm)與土壤乾密度推估值(ρ_dc)之關係(L_p / SP-SC) 6. L_s / SP-SC

應用香山砂土進行時域反射儀之標定，試驗模具為標準夯實模，夯實方式為微量 夯實，製作不同含水量引致不同乾密度試體，以供求取 TDR 檢測之標定，其檢測結 果列於表 4.8。彙整重量含水量、體積含水量與土壤乾密度之試驗值並繪製迴三者之

77

歸趨勢圖(圖 4.25~圖 4.27)，觀察其 R²值並從中得知其相關性。

表 4.8 L_s / SP-SC 之 TDR 標定試驗結果

試驗項目

L

_s

/ SP-SC 之試驗值

重量含水量實際值w

,

% 8.13 12.50 15.00 17.16 19.28 體積含水量校正值θ_vc

,

% 8.29 12.60 16.34 19.86 22.10 體積含水量量測值θ_vm

,

% 3.85 4.20 6.30 6.80 10.70 土壤乾密度校正值ρ_dm

,

₃

cm g

1.02 1.01 1.09 1.16 1.15 土壤乾密度推估值ρ_dc

,

3

cm g

1.08 1.07 1.11 1.18 1.20

香山砂土之重量含水量實際值試驗範圍為 8.13%~19.28%，其於微量夯實之情形 下，時域反射儀檢測得到之θ_vm與w之判定係數為 0.7945，其與圖 4.19 比較，發現數 值顯著偏低。由此推斷雖使用相同材質，不同夯實方式的確對於時域反射儀之檢測精 度具顯著影響。

2 4 6 8 10 12

5 10 15 20 25

θvm(%)

w (%) Ls / …

y = 0.5648x - 1.7711 R² = 0.7945 Ls / SP-SC

圖 4.25 體積含水量量測值(θ_vm)與重量含水量實際值(w)之關係(L_s / SP-SC) 香山砂土之試驗土樣經由烘乾秤重得出其體積含水量校正值，其與 TDR 體積含 水量之量測值相關性之判定係數為 0.8149(圖 4.26)。觀察時域反射儀所檢測密度之變 化則顯示乾密度推估值(ρ_dc)與烘乾秤重求得之校正值(ρ_dm)之判定係數為 0.9157(圖 4.27)，較前述標準夯實模之量測值略有差異，再次顯示夯實方式之不同對於時域反射

78

儀之檢測結果具有明顯之影響。

2 7 12 17 22 27

2 4 6 8 10 12

θvc(%)

θvm (%) Ls / …

y = 1.828x + 4.189 R² = 0.814 Ls / SP-SC

圖 4.26 體積含水量校正值(θ_vc)與體積含水量量測值(θ_vm)之關係(L_s / SP-SC)

1.05 1.1 1.15 1.2 1.25

0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2

ρdm(g/cm3)

ρdc(g/cm³) Ls / …

y = 0.8308x + 0.2276 R² = 0.9157

Ls / SP-SC

圖 4.27 土壤乾密度校正值(ρ_dm)與土壤乾密度推估值(ρ_dc)之關係(L_s / SP-SC)

在文檔中 時域反射儀檢測填土密度之實驗室標定研究 Laboratory Calibration of Time Domain (頁 80-93)