轉盤粗糙度影響砂土盤剪行為之實驗研究

A Study of the effect of roughness on the Disc Shearing Behavior of Sand

詹皓然(Hau-Ran Jan)

指導教授 ： 馮道偉

中原大學/工學院/土木工程研究所/碩士(2015年)

https://doi.org/10.6840/cycu201500730

摘要

盤轉工法係以利用圓盤施加一垂直正向應力和水平向之盤剪應力於疏鬆砂土之水平表面，讓砂土顆粒產生錯動而位移，促使砂土顆粒排列更為緊密，進而提高相對密度。
本研究探討圓盤底部粗糙度對砂土盤剪行為之影響，由於前期試驗之圓盤底部粗糙度R_a值都是1.0~1.2μm，而圓盤底部粗糙度大小可能與砂土表面之摩擦特性有關，影響盤轉改良後的效果，因此調查圓盤底部粗糙度對砂土盤轉效果的影響。
本研究以麥寮砂與渥太華標準砂及各混合10%白雲母四種不同顆粒特性之砂土為土樣，圓盤直徑為150 mm且底部粗糙度R_a值分別為1.0~1.2μm和1.2~1.6μm，試驗土槽內徑為600 mm，試體厚度為75 mm，試體初始相對密度為35 %。試驗中施加靜壓11~42 kPa，盤轉單位轉角為5°和15°且往復各6次，使試體壓縮並量測試體之壓縮量；另於試體中心位置進行靜壓載重試驗來評估改良效果。
試驗結果顯示，試體相對密度改變量隨靜壓增加而增加，且改良效果與砂土顆粒特性有關。麥寮砂與渥太華標準砂之試體以底部粗糙度為1.0~1.2μm和1.2~1.6μm圓盤靜壓加載11~42 kPa作用下，麥寮砂試體相對密度提升23~41%，渥太華標準砂試體相對密度提升17~43%；若經靜壓加盤轉後，麥寮砂試體相對密度提升40~69%，渥太華標準砂試體相對密度提升39~70%。麥寮砂及渥太華砂各混合10%白雲母之試體在11kPa靜壓加盤轉後，以底部粗糙度較大之圓盤改良效果較佳，麥寮砂試體改良後的相對密度提升33%，渥太華標準砂試體改良後的相對密度提升35%。由改良後相對密度可得知，在11~42 kPa靜壓和靜壓加盤轉作用下，以底部粗糙度較大之圓盤改良效果較佳，其改良效果與轉盤底部粗糙度的大小有關。

關鍵字

盤剪 ； 粗糙度 ； 相對密度

並列摘要

This study investigated the effect of surface roughness on the disc shearing behavior of sand. The roughness of the disk and the sand surface friction characteristics may be related.
In this study, there are four different particle characteristics of soil samples which are MaiLiao sand, Ottawa sand, MaiLiao sand mixed with 10% of Musco fine sand and Ottawa mixed with 10% of Musco fine sand. The inner diameter of test tank is 600 mm and the disc is 150 mm, the disk roughness R_a are 1.0~1.2μm and 1.2~1.6μm, the thickness of soil samples is 75 mm, the relative density of the initial soil was 35%. In this test applied a static loading of 11 ~ 42 kPa, the angles of disc shearing was 5 ° and 15 °. To measure the amount of Disc settlement by applying a static load and rotate so that the specimen disc compression. After the above test, another static loading test was made in which specimens was in the center to investigate and improve the effect of soil density Disc Shearing.
The test results showed that the change in the relative density increases with static load, but the effect will be improvement due to the different characteristics of sand particles. Under static load and disc shearing of 11~42 kPa, the roughness of the disk larger improvement was better, the effect of improvement is related to the roughness of the disk.

並列關鍵字

Disc Shearing ； Roughness ； Relative Density

參考文獻

2. 任芬頤(2006)，「盤剪方式影響疏鬆砂土相對密度之研究」，中原大學土

3. 李尚杰(2011)，「盤轉影響砂土相對密度之研究」，中原大學土木工程

8. 楊佳勳(2002)，「以盤剪方式改良砂土相對密度之研究」，中原大學土木

10. 黃中源(2013)，「往復盤轉改良砂土密度之室內實驗研究」，中原大學土

11. 黃衍翔(2008)，「砂土於中型土槽中盤剪行為之研究」，中原大學土木工