現場直接剪力試驗
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一、試驗目的：
本試驗主要是於現場填築材料輾壓試鋪後，進行施做大型現地直接剪力試驗。並由現場直接剪力歷程所測讀變位與應力值整理獲得尖峰與殘餘抗剪強度破壞包絡線，
據以求其抗剪強度參數C（凝聚力）與ψ（內摩擦角）。
其結果可提供填築材料之基礎承載力或邊坡之穩定分析。
二、試驗設備：
1.加壓設備：
a.正應力加壓設備：
- →加壓能力100噸、衝程8吋經率定加壓油壓千斤頂兩個。
- →垂直反力設施：可用鋼樑、挖土機、混凝土塊...等。
b.剪應力加壓設備：
- →加壓能力100噸、衝程13.25吋經率定加壓油壓千斤頂兩個。
- →側向剪力反力設施：可用鋼板之球承支座、長條形鋼板、反力座鍥型混凝土....等。
2.變形觀測設備：
a.精度0.01mm/格之電子測微表(Transducer Type Dial Gauge)連同磁座
- 裝置於試體之頂部(4個)：
測微表之衝程則約在5～10cm之間，用於觀測試體之垂直變位。 - 剪力方向平行側面(2個)：
測微表之衝程則約在5～10cm之間，用於觀測試體之側向變位。 - 剪動方向垂直之側面(1個)：
測微表之衝程為30cm，用於觀測試體之切向變位。
c.自動紀錄器(Datalogger)，迅速精確記讀各測微錶讀值。
- 可同時記讀30點之資料，
- 數字顯示每3秒自動記讀一次、
- 可隨意設定紀錄時間間隔、
- 附印表機隨時可印出觀測資料。
三、試驗步驟：
1.澆置混凝土反力座：
- 澆灌一座鍥型混凝土牆以作為側向力之反力座用。
2.挖掘及試體修飾工作：
- 於輾壓現場以機具、人工挖掘修裁五個長1.2M，寬1.2M與高0.6M之土體作為剪力試體。
3.混凝土澆灌：
- 為施加荷重均勻，於是土體之頂部及周圍澆灌約15CM厚之鋼筋混凝土；
- 但試體底緣另加墊一厚10CM之磚塊於試驗前剝除以形成剪力槽。
4.試體飽和：
- 各試體再受剪之前，均先以高出試體底部約30CM之水頭浸漬24小時以上，
- 至現剪試驗前再將水排出，以盡量模擬水庫壩體營運飽和狀況。
5.安裝變形觀測設備
- 垂直反力設施加載
6.試驗進行：
參考世界岩石力學協會(ISRM)建議，先使試體壓密完成後再對試體施加剪應力。a.壓密：
- 先對現地試體進行正應力並紀錄垂直變位Δn隨時間變化情形。
- 如每一測微錶所紀錄Δn值在連續10分鐘位移量小於0.05mm視為壓密完成。
b.施加剪力：
期間同時自動量測剪力、正應力、剪向變位、側向變位、軸向變位。- 剪力之施加係採用分段式進行。在達到尖峰強度前至少量度10個以上剪力位移數據。
- 在獲得第一個剪力位移Δs前，剪力位移速率Δs'( d(Δs)/dt )皆控制在0.1mm/min以下。
- 其後試體受剪時，Δs'則酌量增加，但皆控制在0.5mm/min以下。
- 剪應力在達尖峰值之後，量度剪力位移之間隔可酌量變大，以能決定整個"剪力～剪向變位曲線"為原則。
- Δs'在剛開始約為0.02～0.2 mm/min以下,其後可增至1 mm/min以下。
- 如連續4個剪力讀數變化量小於5％，而剪力位移大於2cm即可視為已達殘餘強度。
7.檢視破壞試體：
- 試驗後翻開破壞試體以瞭解受剪面之破壞情形。
8.試驗成果分析：
依試驗過程數據整理分析。- 各試體在不同正應力σn作用下之壓密曲線(Δn~T curve)。
- 各試體受剪期間之剪應力與剪向位移之關係曲線。
- 各試體受剪期間之體積膨脹與收縮情形。
- 各試體破壞之剪應力～正應力曲線(τ~σn curve)。
- 依摩爾-庫侖破壞準則可求出尖峰的Cp、Φp與殘餘的Cr、Φr等力學性質。
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