粉土細砂非擾動取樣技術之研發與室內力學性質之量測(I)

Abstract

台灣西部平原在台中以南、台北盆地、東部之宜蘭及花蓮，皆有厚層含粉土之砂性土壤， 在此等土壤上進行的土木工程已不計其數，包括重大之公共工程建設例如捷運系統、高 速公路以及高速鐵路等。國內外大地工程界對於粉土質砂土之研究都屬有限。根據主持 人近期國科會所贊助之研究指出，如果使用現有簡易法對台灣粉土細砂做土液化潛能分 析其結果將隨不同之現地試驗方法而有明顯之差異。主持人使用Laval sampler 可以在不 需要事先冰凍的情況下於粉土或粉土細砂中取得高品質之非擾動性試體，其成本遠低於 傳統砂土冰凍取樣。交通大學之研究也顯示，台灣西海岸地層之下陷，其中非常重要之 原因是粉土或粉土細砂受地下水下降，有效應力增加而導致之壓密而來。而部分公共工 程結構已受此地層移動之影響發生明顯之下陷而威脅其安全。這些現象之發生其主要原 因大約可以歸納為：台灣粉土細砂受地質背景以及礦物含量之影響其壓縮性 (compressibility)遠高於課本或研究論文中常見均勻級配而乾淨之石英砂(uniformly graded clean quartz sand)，同時台灣粉土細砂顆粒大多成扁平狀而且脆弱，其易碎性 （crushability）也很高。因此如果要有效的解釋台灣粉土細砂之現地或室內試驗結果必 須首先能夠掌握這些地質背景乃至於顆粒特性對於其工程性質之影響。因為粉土性砂質 土壤在台灣之普遍性以及其對大地工程設計之重要性，申請人配合其他四位學者組成團 隊提出一整合型研究計畫。部分參與本計畫之主持人曾經在國科會贊助下進行粉土細砂 液化行為之相關研究。此整合型研究計畫希望將過去之研究成果擴展至動態行為以外之 領域，提出適用於台灣粉土性砂質土壤而實用之大地工程探勘技術以及決定大地工程設 計參數之方法。本子計畫之目的在於研發適用於國內之粉土細砂在常溫下非擾動性試體 取樣技術以及進行一系列之室內試驗，與其他各子計畫配合，共同完成整合型研究計畫 之目的。