台灣泥岩地區大都分佈於西南部地區，其北自新營附近的龜重溪，南抵高雄壽山與旗楠 公路附近之麓山丘陵，厚度在數千公尺以上。主要的地層包括：新化、關廟的六雙層；左鎮、
南化、古亭及田寮等地區的古亭坑層，烏山頭水庫附近的二重溪以及位於高雄、台南兩縣之 北寮頁岩、茅埔頁岩及鹽水坑頁岩等。由於泥岩地質年輕，具有遇水崩解回脹特性，且易受 雨水風化侵蝕植生不易，裸露成為險惡地形，而有「泥癌」之稱。
台灣西南部泥岩地區的材料，主要元素依序為矽、鋁、鈣、鐵、鉀、鈉及鎂等元素(林 宗曾，1996)。另外林宗曾等(1996)更以 XRD 晶相分析，認為泥岩存含有大量石英(Quartz)、
伊萊土(Illite)、部分鋁酸化物(CaOAl2O310H2O)、矽酸鈣水化物(1.5 SiO2Al2O3xH2O)以 及少量未晶體。另外有關西南部地區泥岩的基本物性，其孔隙比約為 0.22~0.51，係屬低孔 隙，因而含水空間有限，含水能力亦相當有限。而從粒徑分佈曲線而言，泥岩主要粒徑包括 砂(Sand)、沈泥(Silt)、粘土(Clay)，其中細粒的沈泥(60~80%)和粘土(16~35%)，而以沈泥粒 徑為最多。
在力學性質方面，許琦、劉慶輝(2003)研究整理出含水量ω(%)與泥岩的單壓壓縮、直 剪和三軸強度之經驗式，其關係式摘錄如下:
1. 單軸壓縮強度：統計含水量範圍 2%≦ω≦32%
qu
[
kg/cm2]
=94.5e−0.2ω ；R2=0.90 ..………. ..(3-2) 2. 直接剪力強度：統計含水量範圍 11%≦ω≦22%尖峰強度：Φp
[ ]
° =177.66e−0.089ω、CP[
kg/cm2]
=7.63e−0.129ω；R2 =0.93
(
0.94)
……….…(3-3) 殘餘強度：Φr[ ]
° =122.23e−0.071ω、Cr[
kg/cm2]
=0.098e−0.016ω≒0；R2 =0.90
(
0.35)
...……….……(3-4) 3. 三軸壓縮強度：統計含水量範圍 9%≦ω≦21%尖峰強度：ΦP
[ ]
° =97.33e−0.061ω、CP[
kg/cm2]
=2.22e−0.090ω；R2 =0.90
(
0.98)
……….(3-5) 殘餘強度：Φr[ ]
° =81.05e−0.057ω、Cr[
kg/cm2]
=1.43e−0.121ω≒0R2 =0.91
(
0.98)
………..(3-6) 表 3-1 按應變率分級的載荷狀態 (李夕兵，1994)應變率ε(s-1) <10-5 10-5~10-1 10-1~101 101~103 >104
荷載方式 潛變 靜態 準動態 動態 超動態
試驗方式 應力 試驗機
普通液壓和電 動伺服試驗機
氣動快速 衝擊試驗機
霍普金森壓桿 及其變型裝置
氫氣炮平 面波產生器
動靜明顯區別 慣性力可忽略 慣性力不可忽略
圖 3-1 Hopkinson-Davies 壓桿裝置(改繪自李夕兵，1994)
圖 3-2 經 Kolsky 修正後的 Hopkinson-Davies 裝置(改繪自李夕兵，1994) 無線電射頻
震盪器
陽極射線 示波器
放大器 電容器供電處 訊號樞紐
接地 加
壓 處
平行板電容傳聲器 鋼鐵
爆炸器
慣性鍵 柱狀電容傳感器
試件
掃回樞紐
蓄電
單元 蓄電 單元 放大器 放大器
陽極射線示波器
檔板 應變片 輸入桿 壓力容器
壓縮器體容器 發射管 衝頭
測速系統
動態波形存儲器
液態傳動裝置 輸出桿
圖 3-3 岩石加圍壓的 SHPB 裝置(改繪自李夕兵，1994))
四、研究方法
進行室內岩石動態實驗設備常規的主要有擺錘式和落重式實驗機，應用最廣泛的實驗方 法是夏比(sharpy)衝擊試驗。但他對試樣、支座和擺垂結構等均有較嚴格的要求，同時由於 加載方式的限制，加載速率沒辦法達到太高，在確定載荷時也容易引起較大的誤差，如在落 錘撞擊加載過程中，試樣與支座、試樣與落錘之間都存在失去接觸的現象，而使測試的載荷 具有較大的震盪。因此這種傳統的測試技術有很大的局限性。近些年來，人們又發展新的加 載技術，其中，分離式霍普金森壓桿(Split Hopkinson Pressure Bar)技術是一種廣泛應用於高 應變率下，材料動態本構關係及動態力學性能參數測定的裝置。該設備經過 Kolsky 和 Davies 等人的發展，無論以理論上還是紀錄儀器上都已經成為一個完整的測試系統。同時鑑於與採 礦工業密切相關的鑿岩、粉碎、爆破作業，其應變率範圍分別為 1~102/s、101~103/s、
103~105/s，而 SHPB 壓桿正式研究這一領域中問題的實在工具。使用 SHPB 主要有以下優 點：
1.測試方法簡單，在衝擊條件下量測材料的應力應變關係，需要在試樣的同一位置上同時量 測應力應變比較困難，但 SHPB 可以通過量測壓桿上的應變，用間接的方法推算出試樣的 動態應力應變關係式，相對要容易的多。
2.SHPB 所 涉 及 到 的 應 變 率 範 圍 恰 好 包 括 了 流 動 應 力 與 應 變 率 發 生 轉 折 時 的 應 變 率 (102~104/s)。
3.加載波形容易控制，通過調節壓力撞擊速度和子彈的形狀就可以獲得不同的加載波形，並 可以用預留間隙法實現擷取部分波形作為加載波，使用波形整形器及軟性介質方法實現波形 濾波處理等目的。
4.現有的 SHPB 已經發展了多種形式，除了進行常規的壓縮實驗外，還可以進行層裂，衝擊 拉伸，劈裂拉伸，動態彎曲，屈曲等多種實驗類型。