現地單位重試驗之設備尺寸型式、挖掘孔徑與孔深選擇

現地單位重試驗之設備尺寸型式、
挖掘孔徑與孔深選擇

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標準規範

• ASTM D15557砂錐法：ψ=6.5”
• AASHTO T191砂錐法：ψ=6.5”
• USBR 7220 砂錐法
• USBR 7221 水取代法 

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砂錐儀尺寸之選擇

選擇砂錐儀直徑和最小試驗孔體積：
圓錐斷面積直徑和最小試驗孔體積之原則(自USBR_7205)

圓錐斷面積 直徑in	最小試驗孔 體積ft3	試驗孔 深度 in	代表粒徑 尺寸in
8 (20.32)	0.25(0.64)	12(30.48)	0.75(1.91)
12 (30.48)	0.50(1.27)	14(35.56)	0.50(1.27)

*最小試驗孔體積對於築堤、壩請另參考USBR_7205

試驗設備之選擇

凝聚性及低凝聚性土壤之試驗設備和最小挖掘體積：

最大粒徑 尺寸 in	最小必須 體積 ft3	設備與孔口	最小必須深度 in
3	1	20 in砂錐儀 24 in平方框架	12 18
5	2	30 in平方框架	12
8	8	4呎平方框架	24
12	27	6呎平方框架	24
18	90	9呎平方框架	36

試驗設備選定原則

• 用於凝聚性及低凝聚性土壤但它的級配和有陵角的粒料將可容許以垂直或近似垂直內壁面來挖掘。
• 一些低凝聚性土壤其為均質級配，這內壁面坡度將會非常平緩，大約為土壤的安息角（angle of repose）。對於這些“最差例子”材料，可採用一圓錐形狀挖掘；上表給予這必要原則，大約挖掘直徑和最小挖掘體積之規則。

最小挖掘體積(必要之挖掘體積)

• 土樣量基於供給量可提供土壤的級配分析以獲得正確的分析。
• 土壤含有3 in粒料尺寸，這供給重量（和體積）是基於土壤最大粒料之100倍；這規則使級配篩分析保持於±1%的正確性。
• 對於土壤含有3 in粒料以上的顆粒，這供給重量（和體積）是基於土壤最大粒料之40倍；這規則使級配篩分析正確性保持於±2.5%。

設備的尺寸和形式之選擇原則：

• 測定現地單位中的設備基本形式是砂錐器，方平鈑和鐵圈；視土壤粒料不同而採用適當挖掘尺寸。
• 砂錐器實用孔直徑約在20 in以內，是因用手操作能力的關係。
• 方平版實用尺寸自20 in平方至30 in平方間；方平版是較圓形模型較容易組裝。
• 對於大於 3 ft或更大的挖掘試驗孔則較喜歡採用鐵圈；因為方平鈑以此尺寸需更堅硬而呈沈重，用手操作顯笨拙。
• 用砂取代法，應用大約千分之0.5 in厚的薄膜。
• 用水取代法，應用大約千分之 4 至 6 in厚的薄膜。實際上在方平鈑交角處有千分之 4至 6 in厚的薄膜，使得在體積計算上產生誤差。
• 上表示之設備和模版尺寸是選定獲得一個相當必須要的體積。如果有場所選定方法介於兩種方法間，則依照砂錐器、方平鈑、鐵圈之順序選定。只要最小挖掘體積被獲得，其他尺寸設備可以使用（如27 in平方）。

低凝聚土壤試驗設備

對於低凝聚土壤(最差例子) 試驗設備之建議

最大粒徑 尺寸in	最小需要 體積 ft3	設備和平版開口 直徑in	最小需要 深度in	大約開挖 深度in
3/4	1/4	20“砂錐儀	6	19
3/2	1/2	24“平版	7	22
3	1	33“平版	10	30
5	2	40“直徑鐵圈	12	35
8	8	62“直徑鐵圈	18	54

大於8 依照上述各範例決定之

試驗設備選擇、最小挖掘體積與深度是基於下列假定：

• 挖掘孔取決於現地土壤最大粒料尺寸。
• 不管模版是圓形或方形，挖掘孔在平面上根本是圓形；這因為將可預防最大粒徑在挖掘孔。
• 當土壤最大粒料在挖掘孔時，則必須減少挖掘孔直徑；孔壁將會傾斜的；對於最大粒料 3"，最多土壤能被挖掘，其坡度為 1(水平): 3(垂直)或較陡。當最大粒料為 5"和 8"時，挖掘坡度為 1(水平): 2(垂直)或較陡。
• 因為有大粒料剛好在平版底下；為預防平版懸空，挖掘孔直徑將小於平版開口直徑。除非這大粒料已有 2/3部份突入挖掘孔內，否則不予移除。
• 對於挖掘孔有大於8"以上的最大粒料，這挖掘孔形狀採用截頭圓錐狀，這挖掘孔直徑採用平版直徑減去土壤最大粒料直徑。
• 對於挖掘孔有大於 12"以上的最大粒料，這挖掘孔形狀採用半圓形；這挖掘孔直徑採用平版直徑減去土壤2/3最大粒料直徑。
• 在表格，最小體積是採用圓錐狀的，如圖X1.1示；而挖掘深度大約等於1/3孔直徑。對於低凝聚性及均勻級配土壤（最差例子）中採用孔必坡度不應超過土壤的安息角。
• 基於這些假定，在挖掘孔最小體積是保守的。在較陡的壁面或較大試驗孔直徑即獲得較大體積。假如挖掘試驗孔所獲得最小可用體積與上述最小體積相當，選用表格建議之較小設備是被許可的。

試驗孔徑與孔深

• 挖掘孔深度應該不要小於1/3孔深度。
• 挖掘孔體積應該大於土壤最大粒徑顆粒之體積的50倍以上。
• 挖掘孔直徑應該大於土壤最大粒徑4倍以上。

取代方式：

• 對於表格所示平版，砂取代使用一砂倒灌設備披覆粒料在方平鈑33 in以上。
• 水取代法則用40 in或較大直徑鐵圈。
• 假如其他尺寸被使用，砂取代法大約用33 in方平鈑；當用水取代法則實用於36 in直徑鐵圈或較大。一個36 in尺寸開口是大約當站立在平版外砂能夠均勻一致的灌入挖掘孔的尺寸極限。

試驗挖掘孔深度

• 對於土壤有最大粒料尺寸在5 in及以下情況：挖掘深度以 6 in增量（對凝聚性土壤正常壓實每層最大厚度為6 in），如此在最小兩夯實升層皆包括在測定內。假如現地單位重測定對於現地土壤，最小深度常能獲得最小體積。較重要深度可以不需以6 in增量。
• 在挖掘所獲得體積能大於最小必要體積，則現地可採較淺的挖掘孔深，但應必須大於試驗材料極限層厚。
• 在土壤有8 in和12 in最大粒料尺寸，自這些土壤應該正常堆置在12 in升層，欲得到最小挖掘深度是為24 in；
• 對於土壤有18 in最大粒徑尺寸，則36 in最小深度是必須的，以獲得需要體積。
• “最差例子”的最小挖掘深度是相等1/3的孔直徑，如先前的討論；這挖掘孔極限深度是在欲試驗之代表升層上。

照片集

60cm平鈑試驗情形(充砂法)

60cm平鈑試驗情形(充水薄膜法)

平鈑試驗情形(1)

平鈑試驗情形(2)

平鈑試驗情形(3)

1M鐵圈試驗情形