t
Q = ⋅ ⋅
t h A
L k Q
⋅
⋅
= ⋅
試驗原理(變水頭試驗)
依據達西定律：
dt adh L A
k h
q= ⋅ ⋅ =−
⎟⎠
⎜ ⎞
⎝⎛−
⋅
= ⋅
dt dh k
A L dt a
2 1
h ln h k A
L t a
⋅
= ⋅
h1
Llog k a
⋅
= 3032. ⋅
定水頭試驗實驗步驟
1)
打開滲透儀以游標卡尺量測其內徑與高度，計算其面積及體積。
2)
取一燒杯裝滿乾淨之細砂稱其重量W1，利用 漏斗將細砂倒滿滲透儀後稱剩下之土重W2， 計算乾土重Ws = W1– W2。3)
假設土壤比重，計算其乾單位重及孔隙比。4)
將滲透儀擺設如圖5-1，由試體下方慢慢注入 清水，將試體中所有氣泡趕出為止。定水頭試驗實驗步驟(續)
5)
以鋼尺量測出水孔與桌面高度H1 ，調整H2高度 使其高差h=10cm。6)
打開扣環使清水由試體下方注入，以量統量測t 時間內試體上方流出之水量Q。7)
計算q、i、v、k。8)
重覆步驟5~7，改變H2高度其高差h分別20、30cm。
9)
繪制不同h下之i、 v，判斷達西定率是否適用。變水頭試驗實驗步驟
1)
將豎管充滿水，以圖5-2之配置擺設滲透儀。2)
記錄豎管水位高度H1 ，打開扣環使清水由試 體下方注入，經一段時間t後計錄H2 。3)
計算k。4)
重覆以上步驟2~3 次。CE2302 土壤力學試驗
實驗七 夯實試驗
實驗目的
實驗目的
測定土壤含水量與乾土單位重間之關係，進而決定最 大乾單位重及最佳含水量作為填土工程之壓實控制之 依據。
夯實的效用
增加土壤密度，進而加強土壤的承載力及抗剪強 度。
使土壤的膨脹性、壓縮性及滲透性減少至最低程度
夯實理論
定義
夯實曲線
同一夯實能量下，乾密度與含水量之關係曲線
最大乾密度(ρd,max)
夯實曲線之頂點所對應之乾密度
最佳含水量(ωopt)
夯實曲線之頂點所對應之含水量
最佳線(Line of Optimum)
不同夯實能量下之最大乾密度與最佳含水量線
飽和曲線
飽和狀況下，乾密度與含水量之關係曲線
w
zav + 1
= ϖ γ γ
標準夯實與修正夯實試驗之比較
25 每層打擊數 25
5 夯實層數 3
18 落距 (inch) 12
10 鎚重 (lb) 5.5
修正夯實 標準夯實
類別
實驗步驟
1)
取通過#4篩之氣乾土約2.5 kg。2)
以游標卡尺量測夯實模之內徑、高度(不含延 伸環)，計算其體積。3)
以天秤稱夯實模重後將其組裝。4)
以拼噴霧器將75c.c.之自來水均勻噴灑在乾土 上。5)
以規定之夯實能量將土樣分層夯實。6)
取下延伸環，將土樣沿夯實模上緣刮平。7)
稱模+土重。實驗步驟(續)
8)
以頂土器將夯實模內土樣頂出。9)
取上、中、下部分土樣量測其含水量。10)將剩餘之土樣擊碎。
11)重復步驟(4) ~ (10)四至五次。
12)計算各試體之含水量及乾密度，繪製夯實曲
線與飽和曲線，求此土壤之最大乾密度與最 佳含水量。CE2302 土壤力學試驗
實驗八 工地密度試驗
實驗目的
實驗目的
測定工地填土工程滾壓夯實後之乾密度，計 算夯實度以作為施工品質控制之依據。
相對夯實度(Relative Compaction)
% 100
max ,
,
×
=
d field
R
dγ
γ
測量方試
直接量測
砂錐法
橡皮膜法
核子密度儀
V W
sfield
d,
=
γ
挖出土重：W 洞體積：V
實驗步驟 - 標準砂檢定
1) 以游標卡尺量測檢驗筒之內徑及高度，計算其體積。
2) 將砂錐儀之塑膠瓶裝滿標準砂後稱((瓶 +滿砂)質量 m1。
3) 組裝砂錐儀後將其置於玻璃版上，打開控制閥讓標準 砂自然流入銅錐中，直到標準砂不再流動。
4) 關閉控制閥，取下塑膠瓶，稱((瓶 +滿砂--錐充砂)質 量m2。
5) 將玻璃版上之標準砂倒回塑膠瓶內，重新組裝砂錐儀 後將其放在檢驗筒上。
6) 打開控制閥讓標準砂自然流入銅錐及檢驗筒中，直到 標準砂不再流動。
實驗步驟 - 標準砂檢定(續)
7) 關閉控制閥，取下塑膠瓶，稱((瓶 +滿砂--錐充砂-檢 驗筒充砂)質量m3。
8) 計算檢驗筒充砂質量 = m2– m3。 9) 計算標準砂密度：
10)計算錐充砂質量 = m1– m2。 11)重覆步驟(2) ~ (10)兩次。
12)計算平均錐充砂質量與標準砂密度。
c
c
V
m m
2−
3γ =
實驗步驟 - 工地密度測定
1) 將砂錐儀之塑膠瓶裝滿標準砂後稱((瓶 +滿砂)質量 m1’。
2) 取一鐵盆(含水皿)記錄其編號及質量。
3) 尋找一適當地點，整平地面，將鐵版置於地面上，以 圓鍬沿鐵版中之圓圈挖一深約10公分之洞，將挖出之 土壤全部收集於鐵盆中。
4) 以毛刷及湯匙將洞內之鬆土收集於鐵盆後稱(洞中濕 土))質量m4。
5) 組裝砂錐儀後將其置於鐵版上，打開控制閥讓標準砂 自然流入洞中，直到不再流動。
實驗步驟 - 工地密度測定(續)
6) 關閉控制閥，取下塑膠瓶，稱((瓶+滿砂-錐充砂-洞充 砂)質量m5。
7) 計算洞中充砂質量, m6=(m1'-m5)-(m1– m2)。
8) 計算洞体積：
9) 計算野外濕密度：
10)將鐵盆帶回實驗室將土壤烘乾後計算其含水量ω 11)計算工地密度：
c
V m γ6
=
V W
m = γ
ϖ γ γ
= +
, 1
m field d
CE2302 土壤力學試驗
實驗九 單向度壓密試驗
實驗目的
實驗目的
求取有關土壤壓縮性的諸常數，如壓密係數 Cv、體積壓縮係數mv、壓縮指數Cc、再壓縮 指數Cr 、以及滲透係數 k 等參數，以供基礎 設計時估算結構物在粘土層上所引起之沉陷 量及沉陷速度之依據。
定義
壓密沉陷量S
c 壓縮指數C
c 再壓縮指數C
r 體積壓縮係數m
v)
1 log(
00
0
σ
σ σ + ∆ +
= ⋅ e H S
cC
1 e
0m
va
v= +
e NC
C
c⇒
∆
= ∆
σ log
e OC
C
r⇒
∆
= ∆
σ log
σ
∆
= ∆ e a
v壓密曲線
σ '(對數座標) e A
B C
D σ '(對數座標) e A
B C
D
定義(續)
壓密係數C
v 時間因素T
平均壓密百分比U
滲透係數 k
v w
v m
C k
= ⋅
γ
H
2t T C
v⋅
=
Sc
U = S
1 e0
a m C
C
k v w v v w v
= +
=
γ γ
壓密係數C v 求法
平方根調整法
對數調整法
實驗步驟
1) 將砂錐儀之塑膠瓶裝滿標準砂後稱((瓶 +滿砂)質量 m1’。
2) 取一鐵盆(含水皿)記錄其編號及質量。
3) 尋找一適當地點，整平地面，將鐵版置於地面上，以 圓鍬沿鐵版中之圓圈挖一深約10公分之洞，將挖出之 土壤全部收集於鐵盆中。
4) 以毛刷及湯匙將洞內之鬆土收集於鐵盆後稱(洞中濕 土))質量m4。
5) 組裝砂錐儀後將其置於鐵版上，打開控制閥讓標準砂 自然流入洞中，直到不再流動。
實驗步驟
6) 關閉控制閥，取下塑膠瓶，稱((瓶+滿砂-錐充砂-洞充 砂)質量m5。
7) 計算洞中充砂質量, m6=(m1'-m5)-(m1– m2)。
8) 計算洞体積：
9) 計算野外濕密度：
10)將鐵盆帶回實驗室將土壤烘乾後計算其含水量ω 11)計算工地密度：
c
V m γ6
=
V W
m = γ
ϖ γ γ
= +
, 1
m field d
CE2302 土壤力學試驗
實驗十 加州承載比(CBR)試驗
實驗目的
土壤之加州載重比(California Bearing Ratio)簡 稱C.B.R.試驗，係路基土壤之貫入試驗，
C.B.R.值可用以設計柔性路面及機場跑道舖面 厚度，C.B.R.試驗亦可用於土壤材料施工品質 之控制依據。
試驗原理
加州載重比試驗係使用直徑5cm之壓桿，以1 mm/min之速率，求貫入土壤所壓力。貫入標 準夯實碎石所需壓力，如下表所示。加州載重 比規定以2.5mm貫入深之載重比表示之，若 5.0mm貫入深之載重比大於2.5mm者，則採用 5.00mm貫入深之載重比為C.B.R.值。
%
×100
= 貫入標準夯實碎石應力 貫入土壤所需應力 加州載重比
標準夯實碎石貫入深及壓力
2600 (17927) 0.5 (12.7)
2300 (15895) 0.4 (10.16)
1900 (13101) 0.3 (7.62)
1500 (10343) 0.2 (5.08)
1000 (6895) 0.1 (2.54)
貫入阻力 lb/ft2 (kN/m2) 貫入度 in (mm)