海水對水泥改良砂土液化特性之影響

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張耀文(Yao-Wen Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

海水對水泥改良砂土液化特性之影響
(The effect of liquefaction properties for seawater in cement treated sand)

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摘要(中)

本研究以峴港砂代表現地回填料，進行砂土液化特性與水泥改良效果之評估。在不同水泥配比、養治時間及試體準備方式之條件下對改良砂土力學性質作一探討。本研究之實驗重點乃以相對密度為40%之砂土添加細料含量10%，配以0.3%、0.5%、1.0%及2.0%的水泥配比，利用濕搗法製作改良砂土試體。製作試體時所使用之拌和水有蒸餾水與人工海水兩種，本研究在配製人工海水時所需的鹽度定為35‰，用以模擬海洋環境。改良砂土試體經3天、7天、28天及56天養治後，進行無圍壓縮試驗及動力三軸試驗。
經由無圍壓縮試驗結果發現，氯離子會提高水泥的早期強度。養治天數28天以前，在相同配比、相同養治天數下，以人工海水拌和的試體強度會比以蒸餾水拌和的試體高。但當養治天數為56天時，以人工海水拌和的試體強度會較養治天數為28天時來得低，此結果與用蒸餾水拌和的試體恰好相反。
經由動力三軸試驗結果發現，改良砂土養治時間為7天時，添加水泥配比為2%時，試體之液化阻抗會提高，當養治時間為28天時，添加水泥配比為1%，液化阻抗便會增加，使試體較不易發生破壞。此外，本研究亦探討了水泥改良砂土之剪力模數、剪應變與水泥配比間的關係。經試驗及分析後，發現添加水泥改良後，以上諸特性均有良好之改良效果。

摘要(英)

This research used Danang sand as the representing material of in-situ reclaimed soil to investigate the properties of liquefaction and to evaluate the improvement effects attributed to using cement. A series of experiments have been done on a set of samples made by using wet tamping method. The set consists of samples having Danang sand for relative density (40%) and fine contents (10%) mixed with different cement contents (0.3%, 0.5%, 1.0%, and 2.0%). This research having two different blend water for making up samples, distilled water and artificial seawater. The degree of salt for this research is 35‰ which making up artificial seawater we need. After curing for 3, 7, 28 or 56 days, the unconfined compression tests and dynamic triaxial tests were conducted.
According to the results of unconfined compression tests, it is understood that chlorine ion will improve the strength of cement treated sand. Before 28-day curing, the strength of samples mixed with artificial seawater are higher than that of the samples mixed with distilled water. But when curing period is 56 days, the strength will be a little lower for samples mixed with artificial seawater. This result is opposite to that of the samples mixed with distilled water.
According to the results of dynamic triaxial tests, when the curing period is 7 days, adding cement of 2% mixing rates to the sand will improve the liquefaction resistance. For the case of 28-day curing, adding cement of 1% mixing rates to the sand will also have the same effect.

關鍵字(中)

★ 水泥改良
★ 人工海水
★ 氯離子
★ 液化阻抗

關鍵字(英)

★ liquefaction resistance
★ chlorine ion
★ artificial seawater
★ cement improvement

論文目次

目錄
摘要 I
英文摘要 II
誌謝 Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅷ
照片目錄 Ⅸ
圖目錄 Ⅹ
符號說明 ⅩII
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液化相關研究之回顧 4
2.1.1液化定義 4
2.1.2影響土壤液化之因素 4
2.2實驗室的模擬 5
2.3水力抽砂回填 6
2.3.1水力回填土壤特性相關研究 7
2.3.2細粒料流失與粗細析離 7
2.3.3回填土壤細料含量之相關規定 8
2.4地盤改良 9
2.4.1軟弱地盤 9
2.4.2軟弱地盤之改良工法 9
2.4.3事前混合處理工法 10
2.5水泥之改良原理與水泥改良土 11
2.5.1波特蘭水泥之主要成分 11
2.5.2水泥水化作用 11
2.5.3土壤與水泥的固結原理 12
2.5.4相關研究 14
2.6填海造地 16
2.7氯離子對水泥漿體結合之影響 17
2.7.1氯離子對水泥漿體強度之影響 18
2.7.2凝結時間之影響 18
2.7.3孔隙分佈之影響 19
2.7.4影響氯離子在水泥漿體中結合之因素 19
2.7.4.1不同陽離子的氯化物和氯化物濃度 19
2.7.4.2養治溫度、齡期的影響 19
2.8硫酸鹽對水泥漿體之影響 20
2.8.1硫酸鹽侵蝕機理 20
2.8.2硫酸鹽侵蝕的來源 21
2.9反覆加載頻率之影響 22
第三章　土樣與試驗方法 31
3.1試驗砂樣與改良材料 31
3.1.1試驗砂樣的基本物性 31
3.1.2細粒料 31
3.1.3改良材料 32
3.2試體製作 32
3.2.1人工海水 32
3.2.2未改良砂土試體 33
3.2.3改良砂土試體 34
3.3試驗方法及試驗儀器 35
3.3.1無圍壓縮試驗 35
3.3.2動力三軸試驗 37
3.3.2.1控制系統 37
3.3.2.2動力系統 38
3.3.2.3量測系統 39
3.3.2.4三軸室 40
3.3.2.5訊號擷取及記錄系統 41
3.4動力三軸試驗步驟 41
3.4.1儀器校正階段 41
3.4.2試體準備階段 41
3.4.3試體飽和階段 42
3.4.4試體壓密階段 43
3.4.5動態試驗階段 43
3.4.6資料處理階段 44
3.5補償荷重的計算 45
第四章　試驗結果與分析 58
4.1無圍壓縮試驗結果 58
4.1.1水泥配比與無圍壓縮強度之關係 59
4.1.2氯離子對無圍壓縮強度之影響 60
4.2靜力三軸試驗 60
4.2.1剪力強度參數的變化 61
4.3動態特性 61
4.3.1資料處理方式 62
4.3.2細料含量與液化阻抗之關係 64
4.3.3反覆剪應力比與達到液化所須作用次數之關係 65
4.3.4改良砂土及未改良砂土試體超額孔隙水壓激發特性 66
4.3.5反覆剪應力比與剪力模數之關係 67
4.3.6反覆剪應力比與剪應變之關係 68
4.3.7剪力模數與剪應變之關係 68
第五章　結論與建議 93
5.1結論 93
5.2建議 94
參考文獻 96

參考文獻

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指導教授

張惠文(Huei-Wen Chang)

審核日期

2004-7-18

推文