含海水鹽性改良砂土之力學特性

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姓名

陳彥奇(Yan-Chi Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

含海水鹽性改良砂土之力學特性

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摘要(中)

摘要
本研究以峴港砂代表現地回填料，進行砂土液化性質及水泥改良效果之評估。在不同水泥配比與養治時間之條件下對含細料砂質改良土之力學性質作一探討。本研究之實驗重點乃以人工海水為拌和水及養治水，相對密度為40%之砂土並製作不同細料含量5%、10%、15%及20%，配以0.5%、0.7%、1.0%及2.0%的水泥配比，改良材料選用波特蘭水泥第I型及第V型，養治時間有7天、28天、56天或120天，再利用濕搗法製作改良土試體，進行無圍壓縮試驗及動力三軸試驗。
經由試驗結果發現，隨著細料含量之增加，剪力強度有提高之趨勢，但細料含量大於10%後，因砂土結構之改變，造成無圍壓縮強度有下降之趨勢。而改良砂土之鹽度愈高，其無圍壓縮強度有明顯降低之趨勢。
在本研究的試驗條件下，含細料砂質土壤之液化阻抗較高於未含細料之砂土。養治時間為7天時，添加2%水泥配比含細料砂土之液化阻抗將因而提升。養治時間28天時，含細料砂土添加1%水泥後，其液化阻抗即可獲得明顯的改善。控制細料含量於15%左右添加水泥進行改良，即可得到良好之成效。而鹽度的增加與液化阻抗的高低明顯成反比。另外，本研究亦探討了水泥改良土於反覆加載15次時之剪力模數、剪應變與水泥配比間的關係。經試驗及分析後，發現改良土對以上諸特性均有良好之改良效果。且在相同之應力振幅作用下，添加水泥並控制細料含量為15%左右時，可使產生之剪應變較其他配比之改良土為小。

摘要(英)

ABSTRACT
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 different fine contents (0%, 5%, 10%, 15% and 20%) mixed with different cement contents (0.5%, 0.7%, 1.0%, and 2.0%). After curing for 7, 28, 56 and 120 days, the unconfined compression tests and dynamic triaxial tests were conducted.
According to the experimental results, the shear strength tends to be improved while the fine content is increased. However, when the fine content goes up to more than 10%, the unconfined compression strengths tend to decrease due to the change of soil structure. Otherwise, the unconfined compression strengths tend to decrease substantially with the increasing of salinity.
Under the conditions of experiments, the liquefaction resistances of treated sands with the 15% fine content are stronger than the liquefaction resistances of treated sands with the other ratio of fine content. When the curing period is 7 days, the liquefaction resistances of treated sands with the fines will increase obviously due to adding 2% of cement mixing rates. For the case of 28 days curing period, the liquefaction resistances of treated sands with the fines will also have the same effect after adding 1% of cement mixing rates. As the increasing of salinity, the liquefaction resistances of treated sands with the fines decrease continuously. On the other hand, the result of this research shows that the cement material will be contributive to improve the dynamic properties of sands such as shear modulus and shear strain.

關鍵字(中)

★ 細料含量
★ 養治時間
★ 水泥配比
★ 鹽度
★ 液化阻抗

關鍵字(英)

★ liquefaction resistance
★ salinity
★ fine content
★ cement mixing rate
★ curing period

論文目次

目錄
摘要 I
英文摘要 II
誌謝 Ⅲ
照片目錄 X
表目錄 XII
圖目錄 XIV
符號說明 XXI
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 4
2.2 水泥改良土 5
2.2.1 水泥組成與水化作用 5
2.2.2 水泥水化產物之微觀結構及其對工程性質之影響 6
2.2.3 水泥系穩定法的機制 9
2.2.4 土壤與水泥的固結機制 9
2.2.5 改良土之基本性質 10
2.3 飛灰 11
2.3.1 飛灰之來源及成分 12
2.3.2 飛灰與水泥漿體的反應機理 12
2.3.3 飛灰對混凝土的影響 13
2.4 海水之化學成分 14
2.5 氯離子與硫酸鹽的相關機制 16
2.5.1 水泥漿體強度之主要來源 16
2.5.2 氯離子對水泥漿體強度之影響 16
2.5.3 水泥與氯離子共同水化之效應 17
2.5.4 影響氯離子與水泥結合之因素 17
2.5.5 硫酸鹽對水泥膠結性質之侵蝕 17
2.6細粒料之影響 19
2.6.1 細粒料組成結構之方式 19
2.6.2 以狀態參數判別細粒料對砂土力學行為之影響 19
2.6.3 試體砂結構孔隙比對力學特性之影響 20
2.7水力抽砂回填土 23
2.7.1 回填土壤之顆粒特性 23
2.7.2 細粒料流失及粗細析離 23
2.7.3 填築土壤細料含量之規定 24
2.8土壤之動態變形、阻尼特性 24
2.9 地盤改良 25
2.9.1 軟弱地盤 25
2.9.2 軟弱地盤之改良目的 26
2.9.3 軟弱地盤之改良工法 27
2.9.4 事前混合處理工法 27
第三章　土樣與試驗方法 35
3.1 試驗砂樣與改良材料 35
3.1.1 試驗砂樣基本物理性質 35
3.1.2 改良材料 35
3.1.3 細粒料材料 36
3.1.4 人工海水調配 36
3.1.5 副產石灰之成分與種類 37
3.2 改良土試體的製作 37
3.3 試驗方法及試驗儀器 39
3.3.1 無圍壓縮試驗 39
3.3.2 動力三軸試驗 40
3.3.2.1 控制系統 41
3.3.2.2 量測系統 42
3.3.2.3 動力系統 43
3.2.3.4 訊號擷取記錄系統 43
3.2.3.5 三軸室 43
3.4 動力三軸試驗步驟 44
3.4.1 儀器校正階段 44
3.4.2 前置準備階段 44
3.4.3 試體準備階段 45
3.4.4 試體飽和階段 46
3.4.5 試體壓密階段 48
3.4.6 動態試驗階段 49
3.4.7 液化後再壓密階段 49
3.4.8 動態參數之整理 50
3.5 補償荷重之計算 50
第四章　試驗結果與分析 73
4.1 無圍壓縮試驗 73
4.1.1 水泥配比與無圍壓縮強度之關係 74
4.1.2 細料含量與無圍壓縮強度之關係 74
4.1.3 養治時間與無圍壓縮強度之關係 75
4.1.4 水泥種類與無圍壓縮強度之關係 76
4.1.5 人工海水鹽度與無圍壓縮強度之關係 78
4.1.6 拌和水與無圍壓縮強度之關係 79
4.1.7 副產石灰與無圍壓縮強度之關係 80
4.2 動態特性分析 81
4.2.1 資料處理方式 82
4.2.2 反覆剪應力比與達液化反覆加載次數之關係 84
4.2.2.1 水泥配比之影響 86
4.2.2.2 養治時間之影響 87
4.2.2.3 細料含量之影響 87
4.2.2.4 水泥種類之影響 88
4.2.2.5 鹽度之影響 89
4.2.2.6 拌和水及養治水之影響 89
4.2.3 無圍壓縮強度與液化阻抗之關係 90
4.2.4 反覆剪應力比與剪力模數之關係 91
4.2.5 反覆剪應力比與剪應變之關係 93
4.2.6 剪力模數與剪應變之關係 94
第五章　結論與建議 146
5.1結論 146
5.2建議 147
參考文獻 149

參考文獻

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指導教授

張惠文(Huei-wen Chang)

審核日期

2006-7-12

推文