土石壩材料之動態性質

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簡才貴(Tsai-Kuey Chien) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

土石壩材料之動態性質
(Dynamic Property of Earthdam soils)

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摘要(中)

土石壩材料之動態性質是受震反應分析最關鍵的土壤參數，然而動力三軸試驗儀不能精確求取小剪應變振幅下之動態性質，因此本研究採用共振柱試驗儀求取土石壩材料之動態性質。試驗土樣取自於湖山水庫借土區共三種土樣，即殼層土壤SM、ML與心層土壤CL，採用單位體積能量法之概念，利用特製夯模製作標準或改良夯實能量下之重模試體，以符合現地滾壓後的土石材料之乾單位重需大於95%的夯實試驗之最大乾單位重。再者，為模擬壩體長期處於水面之下土壤為完全飽和之情況，本研究也提出一改良的飽和方法使試體能在較短的時間達到要求的飽和度。
研究結果顯示，築壩材料之剪力模數隨著夯實能量與有效圍壓增加而增加，以殼層土壤SM之剪力模數最大、ML次之，心層土壤CL最小。三種土樣的關係曲線之變化趨勢不同於前人及國內土石壩材料建議曲線，殼層土壤SM的關係曲線之變化趨勢也不同於前人及國內土石壩材料所建議曲線，僅有殼層土壤ML及心層土壤CL的關係曲線位於Sun and Seed (1988)對凝聚性土壤所建議範圍內，且心層土壤CL與王金山(2004)所建議曲線相似。並整理各土樣的最大剪力模數提出迴歸的經驗公式，以供工程界選擇土壤動態性質參數之依據。

摘要(英)

Dynamic properties of saturated compacted soils are very important parameters in analyzing seismic responses of compacted earth dams. Few test results were found in the past literatures. That is because a number of difficulties that will be encountered in saturating the compacted soil specimens. Since the saturation process is too consuming that the complete test results for dynamic properties are difficult to obtain. This paper proposed two vacuum methods for improving the saturation of the compacted soils. One is for compacted SM and ML soils. The other is for compacted CL soils. Test results showed that both methods make the Skempton’s coefficient B of all specimens greater than 0.95. Based on the saturation techniques, complete dynamic properties of all the cohesive and non-cohesive compacted soils were measured by resonant column test (RCT). The measured properties included the maximum shear modulus and normalized modulus and damping ratio curves in the shear strain range of . The empirical equations correlating the maximum shear modulus, void ratio and effective confining pressure were proposed for different compacted soils. It was found the characteristics of normalized modulus and damping ratio curves are also much different from the typical curves of general soils.

關鍵字(中)

★ 阻尼比
★ 土石壩
★ 共振柱試驗
★ 剪力模數

關鍵字(英)

★ Earth dam
★ Resonant column test
★ Damping ratio
★ Shear modulus

論文目次

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
符號說明 XIII
第一章緒論 1
1.1 前言 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 5
2.1 共振柱理論 5
2.1.1 共振柱扭轉波傳理論基本假設 5
2.1.2 共振柱水平扭轉波傳方程式 6
2.1.3 由彈性理論計算土壤阻尼比 9
2.1.4 剪應變之量測 10
2.1.5 剪應力之量測 11
2.2 夯實土壤之文獻回顧 12
2.2.1 飽和方法 13
2.2.2 影響動態性質因素 14
2.2.3 路基土壤 16
2.2.4 國內土石壩之動態性質 18
第三章室內實驗 45
3.1 研究場址 45
3.2 試驗方法 46
3.3 夯實土壤之基本物理性質試驗 47
3.4 夯實試驗 48
3.5 重模試體方法之改良 50
3.6 共振柱動態試驗儀 54
3.6.1 壓力供給系統 55
3.6.2 電腦控制系統 56
3.6.3 驅動系統 57
3.6.4 量測系統 58
3.6.5 訊號擷取系統 60
3.7 動態試驗步驟 62
第四章試驗結果與討論 81
4.1 試驗規劃 81
4.2 夯實試體均勻度之探討 82
4.3 飽和方法改良之探討 82
4.4 前期動態試驗 83
4.5 共振柱動態試驗結果 85
4.5.1 剪應變振幅對動態性質之影響 85
4.5.2 乾溼側夯實對土壤動態性質之影響 90
4.5.3 不飽和對土壤動態性質之影響 91
4.5.4 平均有效圍壓及孔隙比對土壤動態性質之影響 91
第五章結論與建議 142
5.1 結論 142
5.2 建議 145
參考文獻 146

參考文獻

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2. 中興工程顧問社，「烏山頭水庫土壩安全調查研究分析及評估—專題報告二室內實驗」，經濟部暨嘉南農田水利會委託 (1989)。
3. 中興工程顧問股份有限公司，「白河水庫安全評估—專題報告D 大壩安定分析」，經濟部台灣省水利局委託 (1996)。
4. 中興工程顧問社，「湖山水庫壩區工程施工調查規劃與設計—築壩材料補充試驗工作報告書」，經濟部水利署中區水資源局委託 (2003)。
5. 中興工程顧問股份有限公司網站。
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7. 宋勻文，「台北盆地北投地區基隆河黏土之動態性質」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢 (1998)。
8. 沈茂松，實用土壤力學實驗，文笙書局，臺北 (1998)。
9. 施國欽，大地工程學(二)，文笙書局，臺北 (2004)。
10. 陳榮嵩，「土石壩壩心材料之動態性質研究」，碩士論文，國立中興大學土木工程研究所，台中 (1990)。
11. 國立交通大學防災工程研究中心，「寶山第二水庫工程計畫—壩體動態分析及試驗成果報告」，經濟部水利處中區水資局委託 (2000)。
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指導教授

黃俊鴻(Jin-Huang Hwang)

審核日期

2006-7-20

推文