抗分散劑對水泥改良土水中沉降機制及力學特性之影響

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劉俞亭(Yu-Ting Liu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

抗分散劑對水泥改良土水中沉降機制及力學特性之影響
(The influences of coagulant on sedimentation mechanism and mechanical properties of cemented sand)

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摘要(中)

本研究主要目的為探討抗分散劑對水泥改良土之水中沉降機制與改良效果之影響。為了避免改良土現地進行水中回填時發生水泥與砂土分離現象，故於改良土中添加各種類抗分散劑，並以自由沉降模式模擬改良土之現地水中回填。本研究探討重點以不同抗分散劑添加率0、86、344、600及860 mg/kg並配合1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、6.0％及8.0%的水泥配比，改良材料選用波特蘭水泥第I型，養治時間分別為7天、14天、28天與56天，利用回填水槽製作改良土試體，進行無圍壓縮試驗與動力三軸試驗。試驗結果顯示以聚丙烯醯胺為抗分散劑時，改良土之抗分散性最佳，且改良土無圍壓縮強度隨著與抗分散劑添加率之遞增而呈現先升後降之現象，最佳抗分散劑添加率為344 mg/kg。此外，當養治時間為7天時，添加水泥配比8%之改良砂土；養治時間為28天，改良砂土添加水泥配比6%時，液化阻抗可獲得明顯增加，添加水泥及聚丙烯醯胺可有效地改善砂土的動態特性。

摘要(英)

The purpose of this study is focused on the sedimentation mechanism and the improved efficiency of cement treated sands with coagulant in water. In order to avoid the separation of cement particles from cement treated sand in the backfilling of free sedimentation mode, the cement treated sands were improved by adding different types of coagulant. In this research, a series of unconfined compression tests and dynamic triaxial tests were carried out for a set of treated sands consisted of different coagulant content (from 0, 86, 344, 600 to 860 mg/kg), different cement contents (1.0%, 2.0%, 3.0%, 4.0%, 6.0% and 8.0%), Portland cement type I and different curing time (by 7, 14, 28, and 56 days). According to the experimental results, the polyacrylamide was the most effective coagulant for reducing the loss of cement. On the other hand, the unconfined compression strength increased initially and then decreased as the dosage increased. The optimum coagulant content is 344 mg/kg. Furthermore, when curing time was 7 days and cement content was 8% or when curing time was 28 days and cement content was 6%, the liquefaction resistance would be significantly increased. The results of this research show that the cement material and polyacrylamide will be contributive to improve the dynamic properties of sands such as shear modulus and cyclic stress ratio .

關鍵字(中)

★ 液化阻抗
★ 水泥配比
★ 養治時間
★ 抗分散劑

關鍵字(英)

★ liquefaction resistance
★ coagulant
★ curing time
★ cement content

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
照片目錄 VIII
表目錄 X
圖目錄 XI
符號說明 XIV
第一章緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3研究方法 2
1.4論文內容 3
第二章文獻回顧 4
2.1 砂土液化 4
2.1.1 液化的定義 4
2.1.2 液化的機制 5
2.1.3影響土壤液化強度之因素 5
2.1.3.1 試體準備方式 6
2.1.3.2 顆粒組構特性 6
2.1.3.3 反覆加載作用頻率 7
2.2 水力抽砂回填土 7
2.2.1 回填土壤之堆積特性 7
2.2.2 回填土壤之顆粒特性 8
2.2.3 影響水力回填地盤變形之因素 8
2.3 地盤改良 10
2.3.1 軟弱地盤 10
2.3.2 軟弱地盤之改良目的 11
2.3.3 軟弱地盤之改良工法 12
2.4 事前混合處理工法 13
2.4.1 事前混合處理工法之工法概要 14
2.4.2 事前混合處理工法之施工流程 16
2.4.3 事前混合處理工法之施工模式 16
2.5 水泥改良土 17
2.5.1 水泥組成與水化作用 17
2.5.2 水泥系穩定處理的機制 17
2.5.3 土壤與水泥的固結機制 18
2.5.4 改良土之性質 18
2.5.5 水泥對改良土之影響 19
2.6 抗分散劑對水泥改良土之影響 22
2.6.1 混凝與膠凝之理論 22
2.6.2 有機高分子絮凝劑在水泥漿體體系之作用 26
2.6.3 聚丙烯醯胺之應用 28
第三章土樣與試驗方法 44
3.1 試驗砂樣與改良材料 44
3.1.1 試驗砂樣基本物性 44
3.1.2 改良材料 44
3.2 改良土試體的製作 44
3.3 試驗方式及試驗儀器 47
3.3.1 無圍壓縮試驗 47
3.3.2 動力三軸試驗 48
3.3.2.1 控制系統 48
3.3.2.2 量測系統 50
3.3.2.3 動力系統 51
3.3.2.4 訊號擷取記錄系統 52
3.3.2.5 三軸室 52
3.4 動力三軸試驗步驟 53
3.4.1 儀器校正階段 53
3.4.2 儀器準備階段 53
3.4.3 試體飽和階段 54
3.4.4 試體壓密階段 55
3.4.5 動態試驗階段 55
3.4.6 液化後再壓密階段 56
3.4.7 動態參數之整理 56
3.5 補償荷重之計算 57
第四章試驗結果與分析 83
4.1 無圍壓縮試驗 83
4.1.1 軸向應力與軸向應變之關係 84
4.1.2 水泥配比與無圍壓縮強度之關係 85
4.1.3 抗分散劑添加率與無圍壓縮強度之關係 86
4.1.4 養治時間與無圍壓縮強度之關係 87
4.1.5 水泥配比與正割彈性模數之關係 88
4.1.6 抗分散劑添加率與正割彈性模數之關係 88
4.1.7 無圍壓縮強度與正割彈性模數之關係 89
4.2 動態特性 90
4.2.1 資料處理方式 90
4.2.2 試驗資料分析 92
4.2.3 反覆剪應力比與達液化反覆加載次數之關係 97
4.2.3.1 水泥配比之影響 97
4.2.3.2 抗分散劑添加率之影響 98
4.2.3.3 養治時間之影響 99
4.2.4 無圍壓縮強度與液化阻抗之關係 100
4.2.5 超額孔隙水壓激發曲線 100
4.2.6 剪力模數與剪應變之關係 102
4.2.6.1 反覆剪應力比之影響 102
4.2.6.2 水泥配比之影響 103
4.2.6.3 抗分散劑添加率之影響 103
4.2.6.4 養治時間之影響 104
第五章結論與建議 129
5.1 結論 129
5.2 建議 130
參考文獻 131

參考文獻

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指導教授

張惠文(Huei-Wen Chang)

審核日期

2008-7-21

推文