1 / 33

地質材料 陳宏宇

地質材料 陳宏宇. 自然物性. 2. Soil Behaviour 土壤行為 1. 土粒子 －固體，具立體系統 （ Particulate System ） 2. 粒子變形 －受到接觸力，粒子接觸面積增加 －接觸點上之剪力大於該接觸點之剪力阻抗， 使該粒子間產生相對滑動 ※ 土粒相互運動： a. 接觸變形引起粒子運動 b. 片狀土粒彎曲引起粒子間相對移動 c. 土粒滑動引起的相對移動. Soil Behaviour 土壤行為 3. 孔隙相態 －粒子空間隨著壓力減少而增加或減少 多相態系統 ( Multiphase System ）

haven
Download Presentation

地質材料 陳宏宇

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 地質材料 陳宏宇 自然物性 2

  2. Soil Behaviour土壤行為 1.土粒子 －固體，具立體系統（Particulate System） 2.粒子變形 －受到接觸力，粒子接觸面積增加 －接觸點上之剪力大於該接觸點之剪力阻抗， 使該粒子間產生相對滑動 ※土粒相互運動： a.接觸變形引起粒子運動 b.片狀土粒彎曲引起粒子間相對移動 c.土粒滑動引起的相對移動

  3. Soil Behaviour土壤行為 3.孔隙相態 －粒子空間隨著壓力減少而增加或減少 多相態系統(Multiphase System） a.礦物相態(Mineral phase) - 礦物骨架(Mineral skelton) b.流體相態(Fluid phase) - 孔隙流體(Pore fluid) (A)剪力強度由粒子間相互做側向移動所引起滑動的阻抗決定 (B)孔隙相態的存在，影響礦物相態的表面，影響粒子接觸力 (C)水流經礦物骨架，改變粒子間接觸力，影響土壤剪力阻抗 及壓力 (D)當載重發生變化時，其變化量將由孔隙流體及礦物骨架承受

  4. V : the total volume of the soil Vv : the volume of voids Vs : the volume of solids Vw : the volume of water Va : the volume of air W : the weight of the soil Ws : the weight of the solids Ww : the weight of the pore water

  5. ※顆粒度（Particle）大小

  6. ASTM以及BS篩選標準（粗顆粒分析） Sieve Analysis ASTM BS 篩號m.m. m.m. × 101.6 × 50.8 × 25.4 × 12.7 3 6.35 4 4.76 10 2.00 20 0.84 40 0.42 60 0.25 100 0.149 200 0.074 270 0.053 400 0.037

  7. 篩分析 (a) 比重計法 有效粒徑 D : 試驗溫度下，水之粘滯性 gs : 土粒單位重 gw : 試驗溫度下水之單位重 Zr : 自比重中心至懸液表面距離 T : 時間 通過百分率 Gs : 土粒比重 V : 懸濁液體積(1000c.c.) Ws : 乾土重 gc : 比重計率定溫度下之水單位重 g : 懸濁液中比重計讀數 gw : 清水中比重計讀數 修正之百分比 W1 : 通過200號篩土重 Ws : 全試樣之重量 N : 通過百分比

  8. (b) Pipette (Andreassen Pipette) V : 土粒掉落速度 H : 一定距離內之掉落時間 g: 加速度 (cm/s2) r : 土粒半徑 N : 液體粘滯性 gs: 土粒比重 gL: 液體比重

  9. ※均勻係數（Coefficient of Uniformity） D60:土壤在通過 60% 那一點的粒徑 D10:土壤在通過 10% 那一點的粒徑 Cu值 ＜5極均勻 5-20均勻 20-50優良級配 ＞50極優良級配 ※級配（Gradation） 級配優良（Well Gradation） B 級配不良（Poorly Gradation）A 跳越級配（Skip Gradation） C

  10. V e n v = = = n e ， + V 1 e 1 - n V w = ´ S 100 % r V v 定量性關係 1.空隙比（Void Ratio）, e 孔隙體積對固體體積之比 V Vv：液相、氣相體積 Vs：固相體積 v = e V s 2. 孔隙率（Porosity）, n 其中 V=Vv+Vs Vv=Va+Vw 3.飽和度（Degree of Saturation） 礫石、砂 ＜25% 細砂、粉砂 ＞25% 黏土 ＞50%

  11. W g = x = v M g ( N ) 總單位重 t V W s g = = x = × = 1 F M g 1 kg m/ sec 1 Newton 實體單位重 s V s Ww + W W g = s w g = = g + g n w 飽和單位重 V sat d w V w W w = g W (%) 100 % W s wet g = = W 乾單位重 d s + V 1 W % 定量性關係 4. 含水量（Water Content）, w ※Ws=乾土重量 5. 單位重（Unit Weight）, gt（Force） g: 9.81m/s2

  12. g s = G s g w M r = V r 3 3 3 = = 1 g cm 1 mg m 1 , 000 kg m w 定量性關係 6. 比重（Specific Gravity） 7. 密度（Bulk Density） M: 質量，(g)，(kg) o 20 C : Water ，

  13. - e e max = Dr e : Void Ratio - e e max min g e : : 最大空隙比， 最鬆 max d min g e : : 最小空隙比， 最緊 min d max ( ) g g - g d d d max min = Dr ( ) g g - g d d d max min 定量性關係 8. 相對密度（Relative Density）, Dr Dr(%)：

  14. Volume Semiplastic Solid Solid Plastic Liquid Moisture Content Plasticity Index x x Shrinkage Limit Plastic Limit Liquid Limit

  15. 10. 阿太堡限度（Atterberg Limit） 過#40篩 0.425mm (425um)→ 200g a. 液性限度（Liquid Limit） — 液體與塑性狀態的邊界, 100g b. 塑性限度（Plastic Limit） — 塑性與半固體狀態的邊界, 15g c. 縮性限度（Shrinkage Limit） — 半固體與固體狀態的邊界 ※縮性限度, Ws gw :水單位重 Ws :乾土壤重 V :乾塊體積 GT :水在試驗溫度T時之比重 Gs :土粒比重

  16. 液性限度

  17. ※ 塑性指數（Plasticity Index） PI= LL-PL PI 0非塑性 Sand <7低塑性 Silt 7-17中塑性 Silt Clay或Clayey Silt >17高塑性 Clay ※ 液性指數（Liquidity Index） IL≦0半固體或固體 0≦IL≦1塑性體 IL＞1液體

  18. 活性比（Activity） P.I. Clay Fraction Activity ＝ ———————— Activity <0.75Inactivity Clay 0.75-1.25Normal Clay 1.25-2 Activity Clay >2 Highly Clay (Bentonite >6)

  19. Clay Minerals 1. Particle size , shape orientation 2. Particle interface, plastic, swelling, compression, conductivity • Kaolinite • 1. Non-swelling (interface) • 2. No-Activity Stable clay mineral

  20. Clay Minerals (B) Illite Not high stable • (C) Montmorillonite • Swelling • (interface) • 2. Very Activity • Very unstable

  21. 高嶺石Kaolinite ○ 氧 OH 氫氧離子 ●鋁 ●●矽

  22. 土壤分類 1. 按顆粒粗細 —顆粒分布曲線—三角座標圖 2. 按顆粒成分 —阿太堡指數—液塑限分布圖 高塑性：CH, OH —高乾強度 中塑性：OL, OH —中乾強度 低塑性：ML,OL,SH —低乾強度 ※ 土壤性能最主要成分:第一字母 C : Clay O : Organic M : Silt S : Sand 次要成分(壓縮性)或級配性質:第二字母 H : High Plasticity L : Low Plasticity W : Well Graded P : Poor Graded

  23. 夯實試驗( Compaction) ※ Certain compacted energy & certain volume, soil and water have a certain ratio. If this ratioover the critical point, the water could not efficiently fill in the void. In contrast, the water push away the particles, decreasing the particle volume, increasing the water content => rddecreasing

  24. （夯實試驗）Compaction ※在一定夯實能量，一定容積下，土與水有一定之比例，超過最高值時，水不能有效充填於孔隙中，反而會將土壤顆粒擠開，土粒體積減少，相對水量增加 → 便降低現地夯實控制 Compaction 夯實（壓實） ……填土、道路、土壩 剪力強度 1. 提高工程品質 承載力 減少沈陷量 2. 控制含水量及乾密度 W%-2% < OMC < W%+3% 90% or 95% → rdmax

  25. 夯實試驗 ( Compaction) 最佳含水量 Optimum Moisture Content（OMC） Compaction control --- W%-2% < OMC < W%+3% In-situ 90% or 95% => rdmax

  26. 夯實試驗(Compaction) Compaction (夯實) --- Fill、Road、Dam….

  27. 夯實試驗 (Compaction) StandardAASHOmethod: Modified AASHO method: 25 layerscompacted, modules1000 cm3 (inner diameter10 cm, height12.7 cm)

  28. California Bear Ratio (C.B.R.) 加州載重比試驗 (1) Modules 2208 cm3 (inner diameter15 cm, height12.5cm), 5 layers compacted (2) Hammer diameter5 cm, weight4.5 kg, distance45 cm (3) Each layer compacted 55 times, 25 times & 10 times

  29. Wet density measurement in-situ --- sandy cone equipment 工地濕密度之測定 --- 砂錐儀 Purpose: to understand the compacted degree Method: to measure the wet density --- dry density (1) Drill a hole and weight the soil(W) (2) Standard sand fill in the hole(rsand) (3) Weight of standard (Wsand)

  30. Soil Behaviour土壤行為 1.土粒子 －固體，具立體系統（Particulate System） 2.粒子變形 －受到接觸力，粒子接觸面積增加 －接觸點上之剪力大於該接觸點之剪力阻抗， 使該粒子間產生相對滑動 ※土粒相互運動： a.接觸變形引起粒子運動 b.片狀土粒彎曲引起粒子間相對移動 c.土粒滑動引起的相對移動

More Related