第三章 研究方法與規劃
3.3 麥寮砂重模試體之試驗步驟
麥寮砂重模試體動態三軸試驗完整之試驗步驟如下：
(1)試體材料之準備。
(2)試體之架設。
(3)試體之排氣。
(4)試體之飽和。
(5)試體之壓密。
(6)剪力波速量測。
(7)動態三軸試驗。
詳細步驟說明如下。
3.3.1 試體之準備
天然麥寮砂之細粒料含量約為 15%，本試驗所採用的細粒料含量分別 為<5%、15%、30%與 50%之麥寮砂。在試驗前先將麥寮砂的粗細顆粒分離，
粗顆粒定義為200 號篩（0.074mm）以上，細顆粒定義為通過 200 號篩之顆
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粒；粗顆粒利用濕篩法過濾，烘乾後再進行篩分析試驗，確定其通過 200 號篩之重量小於 5%，即細粒料含量小於 5%，才可稱為麥寮砂之乾淨砂，
細粒料則是採通過 200 號篩之顆粒，並平時就保存於烘箱中，避免其受潮，
造成其重量的改變而產生誤差。
3.3.2 試體之架設
本試驗之試體製作方式以濕夯法（wet tamping）及乾置法(Dry deposition) 兩種試體製作方法，乾置法是將乾的砂土至於漏斗內，等速拉起漏斗將砂 土落至模內，敲擊模具外圍，以得到所要求之緊密度，接著用 10~20kPa 真 空吸力使試體保持自立；使用乾置法主要是考量其試體製作較方便省時，
故在 FC<5%和 FC=15%時作為試體製作方式；而 FC=30%和 FC=50%是使 用濕夯法作為試體製作之方式，濕夯法是將砂土事先混合除氣水，使其含 水量約8%，然後分層將砂土置入模具內，每層利用夯錘夯實至要求之緊密 度，試體本身能夠自立；在含細料麥寮砂為試體時，主要考量於粉土細砂 三軸重模試體製作過程中，除了考慮避免試體粗細顆粒分離外，試體的自 立方式也是相當重要，因此若採用濕夯法可以避免粗細顆粒分離，試體本 身也具自立性，亦可以避免抽氣時之試體體積縮小之誤差，試體製作及架 設流程大致如下。
1、首先將試體製作分裂模置於三軸試體底座上，套上橡皮膜後抽氣，
使橡皮膜緊附在模具上，放入底層濾紙後開始製作試體。
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2、濕夯法之過程首先將乾砂加入少量水分後均勻拌合之，再利用控 制分層之高度與砂土之重量，利用乾密度控制，進而達到要求之試體初始 相對密度。本研究採用拌合含水量約 8%，分五層夯實之。乾置法之過程將 乾砂不加水拌合均勻，同樣控制分層高度與砂土之重量，利用乾密度控制，
達到要求之試體初始相對密度。
3、試體製作完畢後安裝上層濾紙，將三軸室之內支撐固定後，放下荷 重桿輕觸試體後固定荷重桿，再結合上蓋與橡皮膜，使試體在加載之前不 產生任何軸向應變，最後拆除模具，再套上三軸室壓克力外罩。
3.3.3 試體之排氣
將三軸室組裝完成後，給予圍壓約為 10~20kPa，使試體能夠自立，連 接通入二氧化碳（CO2）之管線，以置換試體內部之空氣，通入壓力為約 5kPa，通入時間約為 30~45 分鐘；通入二氧化碳後，由試體底部注入除氣 水（deaired water），使空氣由試體上方排出，直到試體內部充滿除氣水為 止。
3.3.4 試體之飽和
排氣完成後，進行試體之飽和。將試體上下接通水管線，緩慢施加反 水壓直至所需之壓力為止，本研究所施加之反水壓約為 300kPa。施加反水 壓後之飽和時間約 12 小時左右，進行 B-check 動作，以判定試體是否達到
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飽和，B 值於 0.95 以上即可進行壓密。
3.3.5 試體之壓密
飽和完畢後即可進行壓密試驗。並將壓密過程中試體排出之水量集中 至體積變化儀。等待超額孔隙水壓消散完畢之後，壓密即完成。判斷壓密 完成之方法，以體積變化儀之水量不再變化，並將試體進水閥關閉，若孔 隙水壓沒有增加之趨勢，即為壓密完成，可進行下一階段之試驗步驟。若 體積變化儀之水量已不再變化，將進水閥關閉後，孔隙水壓仍然不斷上升，
即有可能為試體漏水，若有此現象則試驗應當重新施作。試體壓密完成後，
測量試體之剪力波速並紀錄壓密過程中試體所排出水量。
3.3.6 剪力波速量測
當壓密完成後，則進行剪力波速量測，一端以並聯型式為激發端，並 以波形產生器調制激發波形，另一端以串連型式作為接收端，連接到電腦 顯示，由波形判斷剪力波抵達時間並計算剪力波速。
首先調整函數產生器之各項設定值，使激發電壓振幅為 10 伏特，頻率 為 6kHz，採用單一週期正弦波；施作剪力波速量測試驗時，使之產生單一 週期正弦波，重複此動作 5~10 次，使軟體進行疊加運算消除雜訊，並記錄 存檔。
典型訊號結果如圖 3.10 所示，並以 Kawaguchi et al.（2001）方法判斷
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剪力波傳遞時間。
3.3.7 動態三軸試驗
移動三軸室之軸向加載桿與馬達栓槽軸桿對正，控制伺服馬達移動栓 槽軸，使得兩桿件輕輕碰觸，然後將三軸軸向壓力轉換至伺服馬達，在轉 換過程中須軸向荷重在正負2kPa 之內；調整伺服馬達加載力之大小，啟動 擷取系統紀錄數據，並啟動加載按鈕進行反覆動力三軸試驗，反覆動力三 軸試驗頻率約為0.1Hz。
CRR 之決定以地震距規模（moment magnitude）Mw=7.5，等效反覆荷 重次數（Number of equivalent uniform stress cycles）Neq= 20 (Liu et al., 2001)，所對應之反覆應力比sd 2sc¢ 。動態三軸試驗CRR 之決定以 N = 20 次反覆受載，而正負極端軸向應變達 5%所對應之sd 2sc¢。動態三軸試驗完 成時，量測試體液化後壓密排水體積，並計算其壓密後孔隙比 ec 值，做為 相關試驗結果分析的參考依據。