砂質水泥改良土剪脹之依時性

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姓名

蔡秉諺(Bing-yan Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

砂質水泥改良土剪脹之依時性
(Time dependency of dilatancy for cement treated sandy soil)

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摘要(中)

利用水泥來進行土壤改良，透過少量的水泥添加，可提升回填土壤之工作性及適用性。在過去已有相關之動力三軸、靜力三軸及抗分散劑之添加等的研究與成果。然而，在受剪時間效應部分之探討卻仍顯得不足。本研究針對此一部分，進行相關之試驗分析與探討。
在靜力三軸壓密不排水試驗方面，結果顯示添加水泥後，砂土產生改良作用，使得剪力強度提升。以靜力三軸壓密不排水潛變試驗，來瞭解水泥改良土之超額孔隙水壓隨時間之變化，試驗結果顯示添加水泥能降低超額孔隙水壓隨時間的增量。將試驗數據繪製成圖形並加以分析，求得一組不同水泥配比的剪脹係數與時間之關係式，經由此關係式可計算砂質水泥改良土受長時間軸向加載之超額孔隙水壓增量。以靜力三軸壓密不排水分階加載試驗來模擬，比較試驗結果與關係式之計算值是否相近，結果兩者十分一致，顯示本研究所得之關係式，具有一定之準確性，可用來作為實務上推估超額孔隙水壓隨時間之增量。最後，進行動力三軸試驗，探討其超額孔隙水壓之變化，結果發現與靜力試驗結果不同，快速加載有產生負值超額孔隙水壓之趨勢。

摘要(英)

To improve soil properties with cement, we may add a small amount of cement to enhance the workability and suitability of soil. A lot of researches had been conducted with cyclic triaxial tests, CU tests, and adding different types of coagulant in the past. However, research about time dependency of dilatancy is rare. In this study, the relative experiments were performed for analysis and discussion.
In the static triaxial tests (CU test) of cement treated sand, the shear strength was improved. Then, to understand the development of excess pore water pressure with time, we performed a series of static triaxial creep tests. The test results showed that adding cement can decrease the development of excess pore water pressure. Use these experimental data to draw graphics, then a set of equations of dilatancy coefficient with time for different cement contents were obtained. Through these equations, the excess pore water pressure of cement treated sand applying a constant axial load for a long period can be obtained. Then, performed a series of step loading static triaxial tests, and compared the test results with the calculated values, and good consistency was obtained. The equations can be used as a practical estimation of excess pore water pressure with time. Finally, a cyclic triaxial test was performed to compare with the development of excess pore water pressure of static triaxial test (CU test). Negative values of excess pore water pressure were found in a rapid loading.

關鍵字(中)

★ 三軸壓密不排水試驗
★ 潛變試驗
★ 剪脹係數
★ 時間依存性

關鍵字(英)

★ CU test
★ creep test
★ coefficient of dilatancy
★ time dependency

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
照片目錄 VIII
表目錄 X
圖目錄 XI
符號說明 XV
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 地盤改良 4
2.1.1 軟弱地盤 4
2.1.2 事前混合處理工法 5
2.2 水泥改良土 6
2.2.1 水泥成分與水化作用 6
2.2.2 水泥系材料穩定處理機制 7
2.2.3 土壤與水泥的固結機制 7
2.2.4 水泥改良土之性質及影響 8
2.2.5 添加水泥對疏鬆砂土之改良成效 9
2.3 砂土液化 9
2.3.1 液化定義 9
2.3.2 影響液化強度之因素 11
2.3.2.1 試體準備方式 11
2.3.2.2反覆加載作用頻率 11
2.3.2.3 顆粒組構特性 12
2.4 剪動速率對剪力強度之影響 12
2.5 土壤之應力路徑 13
2.5.1應力路徑對土壤剪力強度特性之影響 13
2.5.2水泥改良對土壤應力路徑之影響 14
2.6 飽和土壤之孔隙水壓力參數 14
2.7 受剪時間對飽和黏土超額孔隙水壓之影響 15
2.7.1 超額孔隙水壓與剪脹特性 15
2.7.2 剪脹特性與時間之關係 17
第三章土樣與試驗方法 27
3.1 試驗砂樣與改良材料 27
3.1.1 試驗砂樣基本性質 27
3.1.2 改良材料 27
3.2 未改良及改良土體的製作 27
3.3 試驗方式及試驗儀器 29
3.3.1 靜態壓密不排水三軸試驗 29
3.3.1.1 控制系統 29
3.3.1.2 量測系統 31
3.3.1.3 動力系統 32
3.3.1.4 訊號擷取系統 33
3.3.1.5 三軸室 34
3.3.2 靜態壓密不排水三軸潛變試驗 34
3.3.3 靜態壓密不排水三軸分階加載試驗 35
3.3.4 動力三軸試驗 35
3.4 試驗步驟與流程 36
3.4.1 靜力三軸試驗 36
3.4.1.1 儀器校正階段 36
3.4.1.2 儀器準備階段 36
3.4.1.3 試體飽和階段 37
3.4.1.4 試體壓密階段 38
3.4.1.5 剪力加載階段 38
3.4.1.6 試驗數據整理 39
3.4.1.7 補償荷重之計算 39
3.4.2 靜力三軸潛變試驗 40
3.4.2.1 軸差應力加載階段 40
3.4.2.2 靜力三軸潛變試驗數據整理 41
3.4.3 靜力三軸分階加載試驗 41
3.4.4 動力三軸試驗 41
第四章試驗結果與分析 67
4.1 靜力三軸試驗 67
4.1.1 靜力三軸壓密不排水試驗之應力路徑 68
4.1.2 水泥配比對應力路徑之影響 69
4.2 靜力三軸潛變試驗 69
4.2.1 超額孔隙水壓與時間之關係 70
4.2.2 水泥配比與超額孔隙水壓增量之關係 71
4.2.3 超額孔隙水壓歷時曲線正規化 71
4.2.4 剪脹係數之時間依存性 72
4.2.5 剪脹係數與時間關係式與水泥配比之關係 72
4.3 靜力三軸分階加載試驗 73
4.3.1 以軸差應力為變因之計算結果分析 74
4.3.2 以時間疊加之計算結果分析 75
4.4 動力三軸試驗 76
4.4.1 加壓速率對剪力強度之影響 77
4.4.2 剪脹係數與靜力三軸潛變試驗之差異 77
第五章結論與建議 96
5.1 結論 96
5.2 建議 97
參考文獻 99
附錄一軸向應力與軸向應變關係圖 104

參考文獻

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指導教授

張惠文(Huei-wen Chang)

審核日期

2015-7-28

推文