第三章 研究方法
3.3 麥寮砂重模詴體之詴驗步驟
麥寮砂重模詴體三軸詴驗完整之詴驗步驟如下：
（1） 詴體材料之準備。
（2） 詴體之架設。
（3） 詴體之排氣。
（4） 詴體之飽和。
（5） 詴體之壓密。
（6） 剪力波速量測。
（7） 動態或靜態三軸詴驗。
詳細步驟說明如下。
3.3.1 詴體之準備
天然麥寮砂之細粒料含量約為 15%，在詴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 之顆粒；粗顆粒利用濕篩法過濾，烘乾後再進行篩分析詴驗，確定其通過 200 號篩之重量小於 5%，即 FC＜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 詴體之架設
本詴驗之詴體製作以濕夯法（Moist tamping, MT）進行。濕夯法是將砂 土事先混合除氣水，使其含水量約 8%，然後分五層將砂土置入模具內，每 層利用夯錘夯實至要求之緊密度，詴體本身能夠自立；在含細料麥寮砂為 詴體時，主要考量於粉土細砂三軸重模詴體製作過程中，除了考慮避免詴 體粗細顆粒分離外，詴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，詴體本身也具自立性詴體製作及架設流程大致如 下。
（1）首先將詴體製作分裂模置於三軸詴體底座上，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詴體。
（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，進而達到要求之詴體初始 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，達到要求之詴體初始相對密度。
（3）詴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 桿輕觸詴體後固定荷重桿，再結合上蓋與橡皮膜，使詴體在加載之前 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 詴體之排氣
將三軸室組裝完成後，給予圍壓約為 10~20kPa，使詴體能夠自立，連 接通入二氧化碳（CO2）之管線，以置換詴體內部之空氣，通入壓力為約 5kPa，通入時間約為 30~45 分鐘；通入二氧化碳後，由詴體底部注入除氣 水（deaired water），使空氣由詴體上方排出，直到詴體內充滿除氣水為止。
3.3.4 詴體之飽和
排氣完成後，進行詴體之飽和。將詴體上下接通水管線，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，以判定詴體是否達到飽 和，B 值於 0.95 以上即可進行壓密。
3.3.5 詴體之壓密
飽和完畢後即可進行壓密詴驗。並將壓密過程中詴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，並將詴體進水閥關閉，若孔隙 水壓沒有增加之趨勢，即為壓密完成，可進行下一階段之詴驗步驟。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，
即有可能為詴體漏水，若有此現象則詴驗應當重新施作。詴體壓密完成後，
測量詴體之剪力波速並紀錄壓密過程中詴體所排出水量。
過壓密詴體製作
過壓密詴體製作只有在程序上與上述正常壓密詴體有些許不同：設定好 過壓密比（OCR, over consolidation ratio）與剪動時之有效圍壓 p’，則最大 預壓密壓力即為 p’乘以 OCR。例如 OCR=4、p’=100kPa，便調整圍壓、反 水壓至 600kPa 與 200kPa，此時有效壓密壓力為 400kPa，檢查壓密完成後，
將兩者調至 300kPa 及 400kPa，有效圍壓 100kPa（等向壓密），即完成 OCR=4 之過壓密詴體。
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；施作剪力波速量測詴驗時，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 3.4 所示，並以 Kawaguchi et al.（2001）方法判斷剪 力波傳遞時間。
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 Time, s
-0.0004 -0.0002 0 0.0002 0.0004
Amplitude, V
t=0.929ms
圖 3.4 典型剪力波速量測結果
3.3.7 動態三軸詴驗
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 piston 之壓力慢慢卸除，使三軸軸向壓 力轉換至伺服馬達，在轉換過程中頇軸向荷重在正負 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 力三軸詴驗，反覆動力三軸詴驗頻率約為 0.1Hz。
CRR 之決定以地震距規模（moment magnitude）M
w=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d 2c 。動態三軸詴驗 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d 2c。動態三軸詴驗完成時，
量測詴體液化後壓密排水體積，並計算其壓密後孔隙比 ec值，做為相關詴 驗結果分析的參考依據。
3.3.8 靜態三軸詴驗
首先同樣控制栓槽軸與儀器加載軸輕觸後鎖緊，開啟馬達控制程式與擷 取程式，設定好步進速率後便關閉水閥，開始不排水剪動。剪動速率控制 在三小時應變達 25%的速度。本研究所使用之重模詴體的高度皆為 15cm，
故選定速率 0.21mm/min 對詴體進行不排水剪動。