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

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USBR7240_執行快速構築控制方法(快控制法)

執行快速構築控制方法(快控制法)

PROCEDURE FOR PERFORMING RAPID METHOD OF CONSTRUCTION CONTROL

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相關資料連結

• USBR 7220X1_試驗孔或試驗體積和選擇設備之原則

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USBR 7240-89

一、範圍：

1.1 本章在敘述快速測定現地凝聚性土壤之壓實度與最佳含水量變化的方法。
1.2 正確夯實度，和最佳含水量與填方(現地)含水量兩者間大約關係，能夠在未知實際工地含水量前測得。
1.3 本章方法通常執行於土壤有超過15％細料；它亦可使用於土壤有 5至15％細料情況下。

二、輔助試驗：

2.1 填方材料(看注意 1)現地濕單位重是依據USBR 7205、7206、7220、7221或 7230 任一規範而獲得。這填方含水量必須測定土樣小於No4篩部份的粒料，仍依據USBR 5300完成這部份工作，以得到此紀錄。 注意 1：此「填方」名詞認為是機械堆置；本章快控制法也能使用於自然堆積(看5.2小節)。此處為了簡單化，只使用於填方材料試驗。

三、應用文件：

3.1 USBR步驟：
USBR 3900 土壤物理性質的標準定義條款與標示。
USBR 5000 測定土壤統一分類(驗室方法)。
USBR 5005 測定土壤統一分類(數值法)。
USBR 5300 測定土壤和岩石之含水量藉由烘箱法。
USBR 5500 執行實驗室土壤夯實─5.5磅夯錘和18吋落距。
USBR 7205 測定現場土壤單位重量藉由砂錐法。
USBR 7206 測定現場土壤單位重量藉由橡皮模膨脹球(Rubber Ballon)法。
USBR 7220 測定現場土壤單位重量藉由砂取代試驗孔法。
USBR 7221 測定現場土壤單位重量藉由水取代試驗孔法。
USBR 7230 測定現場土壤單位重量藉由核子含水-密度計量器(Nuclear Moisture -Density Gauge)。
USBR 7250 相對密度測定。

3.2 ASTM標準：E11金屬編織篩之規格。

四、方法摘要：

4.1 由執行USBR 7205、7206、7220、7221或 7230任一規範之同時可獲得填方材料(看注意 1 )土樣。土樣依據 USBR 5500規範夯實。這第一個填方(現地)含水量和繼續每一不同含水量，至最後三樣品被夯實後；由三個夯實的點定義出一拋物曲線上，這曲線尖峰端可精確的測出。在填方含水量現地濕單位重與試驗室最大濕單位重之間比值可被測出；一個最佳含水量和填方含水量(ω_o - ω_f) 之差值將近似值被測出。然後，實際填方含水量藉由烘乾測定(通常在次天)這乾單位重和最佳含水量就可計算而得。

五、意義和使用：

5.1 這快速構築控制法是可即刻獲得夯實度評價及用在構築之凝聚性土壤的最佳含水量的變化；在試驗過程，不用知道填方含水量時就可得知。
5.1.1 這試驗結果可使用決定在填方材料是否符合指定夯實程度和含水量控制值。
5.1.2 這試驗結果通常在土壤樣本採取後，不用一小時即可獲得。
5.1.3 試驗獲得的結果，目的針對工程控制，而正確的乾單位重和填方夯實土壤含水量是較晚獲得。
5.2 本方法可用於原地或借土區材料之現地乾單位重和含水量與試驗室最大乾單位重和最佳含水量間的比較。
5.3 土壤夯實特性完全取決於土壤的級配和細料凝聚性質。
通常，這夯實試驗是最適用於土壤含有15％細料；這些土壤在工程控制上是用壓實度來評定壓實程度。對於土壤組成少於 5 ％細料，則最小和最大指數單位重量試驗是用於評價壓實特性；對於這些土壤工程控制，相對密度是用來測定壓實程度。
土壤由 5 ～15％細料組成，則必須去做試驗室夯實試驗與試驗室最小和最大指數單位重試驗兩個試驗，以得一最適合的結果。是用夯實度或者用相對密度被作為工程控制，及何種土壤依據何種試驗規則，USBR 7250 或 7255(附錄X1)有更進一步的討論。

六、術語：

6.1 依據 USBR 3900定義，專門用詞詳細意義如下：
6.1.1 夯實曲線(Compaction Curve)一這曲線表示出於同一夯實能量下，土壤乾單位重和含水量間之關係 (ASTM定義) 。
6.1.2 填方(Fill )：人為、自然堆積的土壤或岩塊和廢棄材料；故意整理以具有排水功能，以預防土壤顆粒因水流而流失。
6.1.3 最大單位重(Maximum Unit Weight ,γ_max)─定義為夯實曲線尖峰之乾單位重。
6.1.4 最佳含水量(Optmum Moisture Content,ω_o,％ )─在一夯實能量下，土壤在此含水量下夯錘，可獲得最大乾單位重(ASTM)。
6.1.5 壓實度(Percent Campaction,％) ─土壤乾單位重量對試驗室夯實試驗所得最大乾單位重量之比值百分率(ASTM)。
6.1.6 濕單位重(Wet Unit Weight ,γ_wet)─不論土壤的飽和度，單位土粒重加單位水重 。
6.2 未定義於 USBR 3900，專門用詞詳述如下：
6.2.1 加水量(Added Water,z )－為加在快控制法夯實土樣前的7.5磅的濕土樣水量以百分率表示。假如濕土樣含水量是減少，則「加水量」是負值，認定為「減水量」(即-2.0%)。
6.2.2 C值(C-Value)－ (1)現地於填方含水量濕單位重與(2)試驗室夯實土樣(在快控制法，在填方含水量時)濕單位重之比值百分率。此C值是工地夯實裝備與試驗室標準夯實能量間之比較。
6.2.3 在填方含水量之夯實曲線(Compaction Curve at Fill Moisture Content)一這圖表呈現出，在填方含水量濕單位重(轉換濕單位重)和加水量百分率間之關係。
6.2.4 轉換濕單位重(Converted Wet Unit Weight ,γ_wetC)－這夯實土樣單位重量，依據對填方含水量之單位重量所加水量，轉換。
6.2.5 D值(D-Value)－(1)在現地填方含水量的濕單位重與(2)試驗室以快控制法測得在填方含水量之夯實曲線上得知最大濕單位重間之比值百分率；這D值是快控制法所得壓實度。
6.2.6 填方含水量(Fill Moisture Content,ω_f)－現地土壤小於No.4 粒料之含水量。
6.2.7 填方單位重量(Fill Wet Unit Weight ,γ_wetf)─此濕單位重量是在填方單位重量試驗所得。
6.2.8 最大濕單位重量在填方含水量(Maximum Wet Unit Weigh at Fill Moisture Content, γ_maxWf )─此濕單位重量定義在試驗室填方含水量下夯實曲線之頂端。

七.特例：

7.1 這含水量調整值(紅線核心區)被測定是基於土樣的平均單位重和最佳含水量較大值；對於土壤有重大性質差異，此含水量調整值是不可應用；假設在前述例子下，對這特殊土壤則新的含水量調整值必須測定(詳見 Engineering Monograph No.26 或聯繫 the Bureau`s Denver Office 已獲得更多資訊) 。
7.2 對於過於乾或濕(+6.0%,-4.0%)於最佳含水量之土樣，則ω_o－ω_f值是較不正確。

八.儀器：

8.1 一般儀器：
8.1.1 天平或秤─標示值必須可讀至0.01磅，可秤量大約50磅之天平或秤。
8.1.2 量筒─容量250mL，刻度為2.0mL。
8.1.3 量筒─容量100mL，刻度為1.0mL。
8.1.4 篩─U.S.A.標準篩和架子，符合ASTM E11設備。
8.2 僅於本試驗所用設備：
8.2.1 夯實設備─一個5.5磅夯錘及校準至18吋、重複25下；此內模體積1/20立方呎夯實模和底鈑。這設備應該完全與 USBR 5500所使用的相同(詳見 USBR 5500以得明確資訊)。
8.2.2 擠土器─用於移除夯實模內以夯實土樣之機械設備。
8.2.3 拌和機(Mixer)─電力、bench、三段調節速率、1/3馬力、60cycle；115V馬達。
8.2.4 電扇─電力或其他乾糙設備。
8.2.5 直尺─任何大於5吋之適宜長度的應金屬直尺，若其邊厚度大於1/8吋則必須削成斜面。
8.3 雜項設備─刷子、小刀、拌和盤、杓子等，用於混和或調配土樣；桶子含蓋或其他適當容器以用於儲放試驗土樣。

九. 藥劑及材料：

9.1 選用水是無酸、鹼或油和適用於飲用水皆可被使用於濕潤夯實前土樣。

十.注意事項：

10.1 安全上注意事項：
10.1.1 本規範可能涉及危險的材料、操作和設備。
10.1.2 當夯時機開啟時，勿將手接近夯實模頂部。
10.1.3 當夯實模不使用時，應確定開關切於「OFF」位置。
10.2 技術上注意事項─試驗土樣之準備及夯實，應盡可能快速完成，以使含水量遺失在最小情況。

十一. 樣本，試驗土樣及試驗單位：

11.1 土樣的準備─本規範所使用土樣是於現地單位重試驗獲得；土樣的準備程序論述於各適當章節內。

十二. 校準及標準化：

12.1 確認現行設備以依照可應用之校正規範校準；假如，現行尚未校準，在使用本規範之前應執行校準。

十三.環境(條件)：

13.1 假使這試驗不是立即執行，儲放土樣於密封容器內，以避免含水量散失。

十四. 步驟及計算─獲得現地單位重量：

注意2：這試驗執行步驟是劃分五部份，如下：
◎獲得現地單位重。
◎進行夯實土樣和獲得夯實曲線。
◎自夯實曲線上測定最大點和 ω_o - ω_f。
◎測定D和C值。
◎完成試驗和記錄。

注意3：由於計算是各步驟的主要部份，本章包括計算和執行步驟。
14.1 所有資料記錄在「快控制試驗法─現地單位重量」表格；如圖一示。
14.2 依據 USBR 7205、7206、7220、7221以測得現地單位重量。假如，試驗土壤含有礫石，則根據B法施作各項試驗。B法是關於獲得試驗土壤的控制粒料的單位重量。而快控制法試驗之控制粒料為小於 No4篩之材料。
14.2.1 假使使用 USBR 7230(核子法)做現地單位重量試驗，土樣獲得必須根據其相關規定 。
14.3 為試驗所需，小於 No.4 土料最少有 23磅，方夠三組夯實土樣試驗之用。這小於 No.4的土樣是由現地單位重量試驗挖掘而得(或自14.2.1 小節核子法)。
14.3.1 假使土壤內有較多量大於 No.4篩尺寸的土壤，應注意挖掘孔可獲得到小於 No.4篩土料量，須滿足14.3小節所述需要量。
14.3.2 假使試驗之土壤對O.M.C.似乎非常濕或乾(4%或更多)；則將須增加夯實樣本數，每一樣本約需 7.5磅的土量。
14.3.3 假使現地單位重量試驗之挖掘孔無法獲得足夠土料，可從挖掘孔周圍加挖而得。此加挖土料必須能代表現地單位重量試驗孔內之土壤性質。
14.3.3.1 假使這現地單位重量試驗是代表一個全深度夯實層，則加挖土料僅能從此試驗夯實層上獲得。
14.3.3.2 假使現地單位重量試驗挖掘孔已被汙染或潮濕(例如用砂錐法或水取代法)，則加挖材料必須注意取自無汙染且接近原挖掘孔之土料。
14.3.3.3 儘可能使快控制法有足夠土料使用，假如無足夠土料可用則使用下節所述再加工方式取得。
14.3.3.4 再加工土料(Reprocessed Soil)：
14.3.3.4.1 再加工土料只用於當可用土壤用量被限制時不足。
14.3.3.4.2 假如再加工土料是必要時，則可將先前已夯實第一個夯實土樣 (即為填方含水量) ，重新篩過No.4篩後，與原可用土料充分混合均勻。
14.3.3.4.3 使用再加工土料，必須附註於快控制法表格的資料區內。
14.4 假設已依14.2小節所述各步驟完成現地單位重量試驗；土樣亦已經由現地單位重量之土壤，重新過No.4篩而獲得。
14.5 徹底混合這些通過 No.4 篩土料，且確定含水量十分均勻；這混合過程應快速以預防水份散失。
14.6 保存這些通過No4 篩土料在密封容器內，以防止含水量散失。

十五. 步驟和計算－夯實土樣與得到夯實曲線：

15.1 所有資料依照15、16、17和18章所述步驟和記錄在「快控制試驗記錄─現地單位重量」表格，如圖1示，本章有關資料是紀錄於「快控制法資料」區。

15.2 測定和紀錄，夯實模質量至0.01lbm ，記錄夯實模體積至0.0001立方呎。
15.3 準備在填方含水量的夯實土樣。這土樣認為是「第一個土樣」，這資料記錄在標示「第一土樣」 欄位上(這行加水量是 0.0) 。
15.3.1 將夯實模和延伸模牢固於底鈑上。
15.3.2 放置大約2.0至2.5磅土壤於模內，並鋪一均勻厚度。
注意4：用經驗，這可由大勺或其他設備的容量來調整。
15.3.3 以 5.5 磅重夯錘，落距 18吋，均勻錘擊於層面25下。
注意5：這夯實土樣以求得試驗室夯實曲線方法，在本節敘述是和USBR 5500相同。
15.3.4 重複15.3.2和15.3.3直到約等厚之三層夯實後；三層完成夯實面，應超出延伸模約 1/4吋但不大於 1/2吋，假如這最後層面過高或過少，則應拋棄及重新使用新料夯實。
15.3.5 自模上移除延伸模後；用直尺沿夯實模頂齊平修整土樣。
15.3.6 自底鈑移除夯實模。
15.3.7 測定和記錄，模重加夯實土樣之質量至0.01磅。
15.3.8 擠出及清除夯實模內土樣。
15.3.9 計算和記錄，夯實土樣的質量

m₁=m₂-m₃

此處      m₁=土樣質量，lbm

m₂=土樣質量+模質量，lbm

m₃=模質量，lbm

15.3.10 計算土樣濕密度:：

ρ_wet = m₁ /  V

此處     ρ_wet =夯實土樣濕密度，lbm / ft³

V =模體積，ft³

15.3.10.1 轉換濕密度成濕單位重γ_wet，即改 lbm / ft³ 為 lbf / ft³ 並記錄精度至0.1lbf / ft³。在此應用中，將 1磅質量在數值上視與1磅力相等。
15.3.11 這第一個土樣夯實濕單位重視為「第一個濕單位重」或γ_wetfirst，記錄這值於快控制法之控制資料區之圖中(26)行。
15.3.12 在第一樣本完成時，應該計算C值(看第17.2小節)。C值先行計算，在因為C值(成果)小於規範中D值規定，則工地單位重已不能滿足規範要求。在快控制法中D值一定是等於或小於C值。
15.3.13 自夯實土樣中心部份，切得一約15平方吋，6吋長，重約200gm之含水量樣本。
15.3.14 依照USBR 5300測定此土樣含水量。
15.4 用 2%加水量準備第二個夯實土樣，這個夯實土樣視為「第二土樣」，資料記錄在標示「第二土樣」 欄位上(這行加水量是 +2.0)。
15.4.1 自原採取土樣中取約 7.5磅土樣，放置於拌合盤中。
15.4.2 精確量測 68mL(1.15 lbm)水；此水量將增加土壤大約 2 ％的含水量；故視為「 2 ％加水量」。
15.4.3 用手工具攪拌或混和機械，徹底混合土壤同時灑水，確定水量均勻分佈於土料內；這混合步驟應快速以避免水份遺失。然後用塑膠袋或其他覆蓋物，覆蓋於拌合盤上，以預防含水量改變。
15.4.4 依據15.3.1至15.3.10節，夯實土樣和計算土樣濕土重量、濕密度和土樣濕單位重。
15.4.5 計算和記錄，土樣的轉換濕單位重(在填方含水量濕單位重)。

γ_wetC = γ_wet/ ( 1 + Z / 100 )

此處   γ_wetC  = 夯實土樣濕轉換單位重，lbm / ft³

γ_wet   = 夯實土樣濕單位重，lbm / ft³

Z   = 對夯實前7.5磅土樣之加水量，%

100   = 轉換百分率為小數

15.5 準備第三個夯實土樣，這資料欄位使用端視加水或減水二者決定。
15.5.1 在這第三個土樣被夯實之前，比較最先做二個夯實土樣之濕單位重。假使第二土樣轉換濕單位重大於或相等第一個土樣時，則遵循15.5.2小節。假使第二土樣轉換濕單位重小於或相等第一個土樣時，則遵循15.5.4小節。
15.5.1.1 假使第二土樣轉換濕單位重量是小於第一個土樣，和相差 3 lbf/ft³之內，則必須烘乾土樣(15.5.4小節)可不加考慮(看附錄X1)。這替代方法同 Y₁ / Y₂法論述一樣，且假如被運用，則執行附錄X1步驟後繼續17章步驟。
15.5.2 準備加水第三個樣本；這資料被記錄於鄰近「＋2.0」行之右側(看圖1)。
15.5.2.1 自原採得土樣，取 7.5磅放入拌合盤內。
15.5.2.2 量測136mL(0.30 lbm)的水；此水量將增加土壤大約 4 ％的含水量；故視為「 4 ％加水量」(+4.0)。
15.5.2.3 徹底拌合土樣和同時灑水於土壤上；這混合過程儘快，以避免防止水份遺失。
15.5.2.4 依據15.3.1至15.3.10節，夯實土樣和計算土樣濕土重量、濕密度和土樣濕單位重。
15.5.2.5 依據 15.4.5小節，計算和記錄轉換濕單位重。
15.5.2.6 假使，這第三個土樣之轉換濕單位重量是小於或等於第二個土樣，繼續第16章。假使，這第三個土樣之轉換濕單位重量是大於或等於第二個土樣，則必須依據15.5.3小節增加夯實土樣。
15.5.3 準備另一加水土樣；這資料被記錄於在可用行且於加水量欄位內標示值(即 - 6.0, - 8.0等)。
15.5.3.1 重複15.5.2.1至15.5.2.6小節步驟，但是這「加水量」大於其先前夯實土樣的加水量2%(即 - 6.0％, - 8.0％等)
15.5.3.1.1 在夯實材料加 - 6.0％或更多水之前，這材料應重新過No.4篩。打碎 所有團塊再次過篩，以促使土樣水份均勻分佈。
15.5.3.2 重複15.5.3.1小節，直到現行土樣之轉換濕單位重是小於或等於前一土樣之轉換濕單位重，方繼續第16節。
15.5.4 準備減水第三個樣本；這資料被記錄於「第一土樣」行之左側(看圖2)。

15.5.4.1 自原採得土樣，取 7.5磅放入拌合盤內。
15.5.4.2 風乾土壤直到在無土樣遺失下減輕 0.5 lbm，這減少量大約土壤含水量 2 ％，故視為「-2 ％加水量」(-2.0)。
注意6：土樣可用電扇或其他設備迅速吹撫乾空氣於平鈑土壤上，並同時慢慢混合土壤。在潮濕地氣候，其他快速乾糙土壤方法亦可被應用。
15.5.4.3 依據15.3.1至15.3.10節，夯實土樣和計算土樣濕土重量、濕密度和土樣濕單位重。
15.5.4.4 依據 15.4.5小節，計算和記錄轉換濕單位重。即然土樣被風乾，計算轉變含水量，「加水量」，Z使用一負值(即 Z= -2.0%)。
15.5.4.5 假使，這第三個土樣之轉換濕單位重量是小於或等於第一個土樣，繼續第16章。假使，這第三個土樣之轉換濕單位重量是大於或等於第一個土樣，則必須依據15.5.5小節增加夯實土樣。
15.5.5 另準備一減水土樣；這資料被記錄於在可用行且於加水量欄位內標示值(即 - 6.0、- 8.0等)。
15.5.5.1 重複15.5.4.1至15.5.4.4小節步驟，但是這「減水量」是大於其先前夯實土樣的水量 2 %(即 - 4.0％)。
15.5.5.1.1 在夯實材料減少 - 4.0％或更多水之前，這材料應徹底混合及重新過No.4 篩。必須打碎所有團塊再次過篩，以促使土樣水份均勻分佈。
15.5.5.2 重複15.5.5.1小節，直到現行土樣之轉換濕單位重是小於或等於前一土樣之轉換濕單位重，方繼續第16節。

十六. 步驟和計算－自夯實曲線測定最大點和 ω_o-ω_f：

16.1 16章資料，紀錄在抬頭"Y₂/Y₄圖"之表格區內。
16.2 可利用數學法或作圖法任一方法，獲得在填方含水量夯實曲線之最大點位；數學法能依循本章節所述步驟或使用有程序功能(袖珍型)計算器，有關袖珍型程序計算器所用之程序，記載於 Technical Note No.36[2] ；參照 the Bureau`s Denver Office 可得更多訊息。
假使，土樣夯實時用不等增量「加水量」(即 -1， 0 和+2%或 0，+2.3，和4.2%)，必須使用一袖珍型程序計算機或作圖法。這作圖法敘述在Engineering Monograph No.26[1] ，計算法較喜歡用於決定填方含水量之夯實曲線上ω_o-ω_f 和最大點。
16.3 這步驟在談論以Y₂/Y₄法自在填方含水量夯實曲線測定最大點。
16.3.1 本法只用於夯實土樣用2％等間隔加水量情況，若夯實土樣用不等增量，則論於16.2小節
16.4 為了簡單討論，所有夯實土樣被稱為「轉換的」(轉換自填方含水量之單位重)，即使，第一土樣在填方含水量狀態下夯實和所以不稱「轉換」標示；這三個夯實樣本數值為A、B、C；最前的為最小加水量之土樣。為了簡單明瞭，這夯實樣本值點繪製於圖3了。假使有多於三個夯實樣本時：

選擇轉換濕單位重量之土樣，最大者標示為B點。
選擇比B點加水量小於 2%之土樣為A點。
選擇比B點加水量大於 2%之土樣為C點。
紀錄標示於快控制資料區之「點編號」上。
在「Y₂/Y₄圖」表格，紀錄這三土樣之轉變單位重量於對應之「點A、點B、點C」之表格內。
注意7：在圖一的計算例，第三個土樣被加水(即＋4.0％)。在圖二計算例，第三個土樣被晾乾(即 - 2.0％)。說明於圖三是一適當的例子，在這填方含水量的夯實曲線，「加水量」座標量可依不同使用「加水量」去獲得夯實曲線。
16.5 計算和紀錄 Y₂ ：

Y₂ = B - A

此處 ：

B = B點之轉換濕單位重，lbf / ft³

A = A點之轉換濕單位重，lbf / ft³

16.6 計算和紀錄Y₄：

Y₄ = C - A

此處    C=C點之轉換濕單位重，lbf / ft³

16.6.1 此Y₄可以為負數。
16.7 測定和紀錄 x_m和 y_m值：
16.7.1 使用圖4表格；Y₂在縱座標與Y₄在橫座標之表格。Y₂依表格橫列值定位，Y₄依表格縱列值定位，由這橫列和縱列關係可定義x_m和 y_m；x_m是上面數值，y_m是上面數值，紀錄 x_m和 y_m值於Y₂/Y₄圖表格上(圖一)。
注意8－這水平間距 x_m 值，垂直間距 y_m 值，自曲線尖峰A點取得(看圖三)
16.8 計算在填方含水量之最大濕單位重。

γ_maxωf = γ_maxC(A) + y_m

此處：
γ_maxωf = 在填方含水量之最大濕單位重，lbf / ft³
γ_maxC(A)= A點的轉換濕單位重，lbf / ft³
y_m = A點的轉換濕單位重與夯實曲線尖峰點之差值

紀錄此值於「Y₂/Y₄圖」內，在圖一第(27)行。
16.9 計算 z_m 值：

z_m = A點的「加水量」 + x_m

此處：
z_m =   0「加水量」與夯實曲線尖峰點「加水量」之間差值
x_m =  A點與夯實曲線尖峰點之「加水量」差值

紀錄這值在表格中「Y₂/Y₄圖」區內(圖一)。
16.10 測定 RLC(修正紅線)使用圖 5。
注意9－此處RLS，因翻印是黑色線，這線在原始列印表格是紅色；當水加入土樣之前，這「加水量」的百分比是相似濕土壤的質量，而不是乾土壤重。(在此時實際含水量並不知道)。所以，2％加水量只是一個大約值且必便用z_m來調整獲得ω_o-ω_f值含水量調整值(紅線修正)計算和改正是自測定自圖五繪製之紅線。
16.10.1 繪製穿過在縱座標軸γ_maxωf 值之水平線和繪製穿過在橫座標軸z_m 值之垂直線，這兩條線相交點於RLC；選擇相交點最接近紅線，此值相當於RLC；記錄此RLC值至0.1%於「Y₂/Y₄圖」區內(圖一) 。
16.11 計算ω_o - ω_f：

ω_o - ω_f  = z_m +RLC

此處：
ω_o - ω_f  =  概算最佳含水量與填方含水量之間差值
RLC  =  修正紅線
記錄此值至0.1%於表格，「Y₂/Y₄圖」區的(29)行內(圖一)。

十七. 步驟和計算法－測定D和C值

17.1 計算和記錄D值，以百分率表示：

D值 = 100 × ( γ_wetf / γ_maxωf  )

此處：
γ_wetf = 在填方含水量之最大濕單位重，lbf / ft³
γ_maxωf = 在填方之最大濕單位重，lbf / ft³
100     = 轉換小數為百分率

17.2 計算和記錄C值，以百分率表示：

C值  =  100 × ( γ_wetf / γ_wetfirst )

此處：
γ_wetfirst=  第一夯實土樣之最大濕單位重，lbf / ft³
γ_wetf    =  在填方之濕單位重，lbf / ft³
100      =  轉換小數為百分率

十八. 步驟和計算－完整的試驗記錄：

18.1 接下面計算是在含水量試驗(自15.3.14小節)完成之後。
18.2 計算和紀錄，填方單位重：

γ_df = γ_wetf   / (  1 + ω_f  /100 )

此處：
γ_df = 填方乾單位重(小於No.4)，lbf / ft³
ω_f = 填方含水量，%
100 = 轉換小數為百分率

18.3 計算和紀錄，最大單位重量 ：

γ_max = γ_maxωf   / (  1 + ω_f  /100 )

此處：
γ_max = 最大單位重，lbf / ft³ 。

18.4 計算和紀錄，第一土樣之乾單位重：

γ_dfirst = γ_wetfirst   / (  1 + ω_f  /100 )

此處：
γ_dfirst = 第一土樣之乾單位重，lbf / ft³ 。

18.5 計算和紀錄，最佳含水量：

ω_o =  ω_f   /  z_m (  1 + ω_f  /100 )

此處：
ω_o = 最佳含水量，%。

十九.報告書：

19.1 這報告書是由一已完成計算與校核的「快控制法試驗紀錄表－現地單位重」表格(圖一)。
19.2 所有計算，已填列出校核標示。
注意10－D和C值是依據在測定填方含水量後的乾單位重計算；可以與依據當天試驗之濕單位重計算D和C值相差在±0.1 lbf/ft³，這差值是因為數值方法捨位關係。即使，計算引起報告值可能有輕微地差異，在當天試驗報告的D和C值依然可作為接受與拒絕的準則。

二十.參考文獻：
[1] Hilf,Jack W,A Rapid Method of Construction Control for Embankments of Cohesive Soil, Engineering Monograph No.26, Bureau of Reclamation, Denver, Colorado, 5th print, August 1981.
[2] Pocket Calculator Programs to Assist with Rapid Compaction Control Test Calculations, Technical Note No.36, Bureau of Reclamation, Denver, Colorado, August 31,1983.

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附錄X1: 以 Y₁/Y₂ 法測定夯實曲線的尖峰點

Y₁/Y₂ METHOD TO DETERMINE PEAK POINT OF COMPACTION CURVE

APPENDIX X1
X1.1 範圍：
X1.1.1 本附錄是敘述用一替代方法以準備第三個夯實土樣和測定在填方含水量之夯實曲線上的最高點。
X1.1.2 本步驟忽視，當填方含水量接近最佳含水量乾燥土壤之要求。
X1.1.3 本步驟只能使用於第二夯實土樣之轉換濕單位重低於第一夯實土樣之濕單位重且差值在 3 lbf./ft³以內。
注意 X1.1.─這方法假定此兩濕單位重繪製位置接近在拋物線的頂點。
X1.2 步驟和計算－獲得夯實曲線：
X1.2.1 準備加 1%水的第三土樣。這資料記錄於鄰接「＋2.0」行的右邊。這 ＋1%應該填入「加水量」這行內。
X1.2.1.1 取自原土樣中 7.5 lbm ，放入混合盤內。
X1.2.1.2 量測 34mL(0.008 lbm)水；這水量將大約增加土壤含水量 1％。這認為是「1%加水量」(+1.0)。
X1.2.1.3 用手工具或混合機徹底混合土壤；同時灑水於土內。這拌合過程應儘可能快速，以避免水份遺失。
X1.2.1.4 依據15.3.1至15.3.10小節，夯實土樣和計算濕土質量、土樣濕密度和濕單位重。
X1.2.1.5 依據15.4.5小節，計算和紀錄轉換濕單位重。
X1.3 步驟和計算－測定最大單位重量自夯實曲線和 ω_o-ω_f
X1.3.1 這步驟被歸認為Y₁/Y₂法，自填方含水量夯實曲線測定最大單位重。X1.3節資料是抬頭「Y₁/Y₂圖」表區內。填方含水量夯實曲線的最大點測定可使用數學或繪圖任一方法，同16.2小節的討論。
X1.3.2 為了討論簡單化，所有夯實土樣被稱為「轉換」(轉換自填方含水量之單位重)，即使，第一土樣在填方含水量狀態下夯實和為此不稱「轉變」；這三個夯實樣本按夯實順序標示為1，2，3；。記錄這標示於「快控制法資料」區內(看圖X1.1)。為了易於確認，夯實土樣的值能繪製在圖X1.2中；在「Y₁/Y₂圖」區，記錄這三個夯實土樣之轉換單位重的值於相對的「pt1，pt.2，pt3」表格內。
X1.3.3 計算和記錄這Y₁：

Y₁ = (1) - (3)

此處：
(1) = 在點1 的轉換濕單位重，lbf / ft³
(3) = 在點1 的轉換濕單位重，lbf / ft³

X1.3.4 計算和記錄這Y₂：

Y₂ = (1) - (2)

此處：
(3) = 在點3 的轉換濕單位重，lbf / ft³

X1.3.5 測定和記錄，z_m 和 y_m 值。
X1.3.5.1 使用在圖X1.3表格上，定位Y₂在垂直座標上和Y₁在水平座標上。Y₂依表格橫列值定位，Y₁依表格縱列值定位；由這橫列和縱列關係可定義 z_m和 y_m；z_m是上面數值，y_m是下面數值，紀錄 z_m和 y_m值於表格「Y₁/Y₂圖」區上(圖X1.1.)。
注意 X1.2.： z_m和 y_m是自夯實曲線點1 至尖峰點之水平距離和垂直距離值(看圖X1.2)。
X1.3.6 計算 Y₁/Y₂ 比值，假如 Y₁/Y₂ 是大於 0.38 或 z_m是小於-1.0，本附錄敘述方法不能使用；反而，任一個土樣必須風乾填方含水量2%，遵循15.5.4.小節所敘述的步驟。假如 Y₁/Y₂ 是小於 0.38 或 z_m是大於或等於-1.0，繼續下列步驟。
X1.3.7 計算在填方含水量之最大濕單位重。

γ_maxωf  =γ_maxC(1) + y_m

此處：
γ_maxωf  =  在填方含水量之最大濕單位重，lbf / ft³
γ_maxC(1) = 1 點的轉換濕單位重，lbf / ft³
y_m = 1 點的轉換濕單位重與夯實曲線尖峰點之差值

紀錄此值於「Y₁/Y₂圖」內，在圖X1.1.的第(27)行。
X1.3.8 測定 RLC(修正紅線)使用圖 X1.4。
X1.3.8.1 繪製穿過在縱座標軸γ_maxωf 值之水平線和繪製穿過在橫座標軸 z_m 值之垂直線，這兩條線相交點於RLC。選擇相交點最接近紅線；此值相當於RLC；記錄此RLC值至0.1%於「Y₁/Y₂圖」區內(圖一) 。
注意 X1.3－此處RLS，因翻印是黑色線，這線在原始列印表格是紅色。
X1.3.9 計算 ω_o - ω_f ：

ω_o  - ω_f  = z_m +RLC

此處：
ω_o - ω_f   =  概算最佳含水量與填方含水量之間差值
RLC  =  修正紅線，%

記錄此值於表格「Y₁/Y₂圖」區的(29)行內(圖一)。
 X1.4 繼續第17節。

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USBR7221藉由水取代試驗孔方法測定現地土壤的單位重量

 藉由水取代試驗孔方法測定現地土壤的單位重量

DETERMNING UNIT WEIGHT OF SOIL IN-PLACE BY THE WATER REPLACEMENT METHOD IN A TEST PIT

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 相關資料連結

• USBR 7221_藉由水取代試驗孔方法測定現地土壤的單位重量

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USBR 7221

1. 範圍 :

1.1. 這章節敘述測定現地土壤單位重量的步驟，採用試驗孔襯塑膠膜用水填充以測定試驗孔體積。
1.2. 本章方法適合用於測定試驗孔體積約3~100立方呎間；通常這土壤試驗孔有超過5"最大粒徑，與較大開挖孔總會令人滿意的。
1.2.1 普通，本章方法使用一個圓形金屬平版其內直徑為 3呎以上；其他外型或材料可以被使用；但須合乎本章節及附錄X1對試驗孔之要求。
1.2.2 USBR_7220 可以當一替代方法；無論如何它一般只適用於測定試驗孔體積約1.5~ 6立方呎間。
1.2.3 USBR 7205 和(或) USBR 7206 通常使用於測定試驗孔小於1.5立方呎。
1.3. 提供兩種方法：
1.3.1 方法 A─現地總材料之單位重量。
1.3.2 方法 B─現地控制材料之單位重量。
1.3.2.1 假如現地土壤控制粒料大於試驗室單位重量試驗所允許最大粒徑；這土壤被認定含有兩種或更多種粒料；這土壤現地單位重量藉由指定篩號劃分控制粒料和超徑粒料。這控制粒料的單位重和標準試驗室所得單位重量作一比較和預測（計算）。
1.3.2.2 通常對於凝聚土壤用小於US標準No.4篩粒料，對於低凝聚性土壤用小於3"篩粒料。
1.3.3 Ａ法是使用在測定不考慮粒徑尺寸下現地總材料之單位重量。
1.3.4 Ｂ法是使用在測定夯實度（USBR 7255）或相對密度（USBR 7250）情況下。
1.4. 任何土壤或其他材料能提供在試驗開始至完成期間有足夠凝聚力或吸著力來保持挖掘孔時孔壁有一穩定面；壁面應該堅實且不發生變形或泥濘；以使在挖掘孔和填充水時產生較小困擾。
1.5. 這步驟通常限制土壤為低滲透性情況下且不推薦用於易脆（粉粹）軟弱土壤。因試驗正確性會受土壤易變形或挖掘試驗孔期間遭受人員站立或走動而產生體積變化的影響。

2. 輔助試驗：

為了計算乾單位重量需依據 USBR 5300測定土壤含水量；為了計算超徑土壤體積自試驗孔移去，需依據 USBR 5320測定超徑粒料的真比重；假使試驗孔是於灰泥場地，則依據USBR *4138 測定灰泥的體積。

3. 應用文件

3.1. USBR 方法

• USBR 3900 有關土壤力學名詞及符號之標準定義
• USBR *4138 混凝土的空氣含量，密度，降伏強度
• USBR 5300 藉由烘箱測定土壤和岩石之含水量
• USBR 5320 測定土壤的真比重
• USBR 5525 測定低凝聚性土壤之最小指數單位重量
• USBR 5530 測定低凝聚性土壤之最大指數單位重量
• USBR 7205 藉由砂錐法測定土壤的單位重量
• USBR 7206 藉由橡皮膜法測定土壤的單位重量
• USBR 7215 藉由套桶法測定土壤的單位重量
• USBR 7220 藉由砂取代法測定土壤的單位重量
• USBR 7240 快控制法
• USBR 7250 相對密度百分率測定法
• USBR 7255 夯實度測定法於土方工程品質控制
• 3.2. ASTM 的標準
• E1 ASTM術語標準說明書
• E11 金屬編織篩之規格

4. 方法摘要：

4.1. 準備在試驗位置土壤表面，和放置平版（鐵圈）在其上；鋪塑膠薄膜在平版（鐵圈）上；選定一水平面使平版和土壤表面的體積，能藉由倒入水而獲得。倒入水；這水的質量或體積和平版選定水平面上必須測定記錄，後移去水和薄膜。
自平版界線範圍內挖掘試驗孔。塑膠薄膜放置於平版和試驗孔內，水倒入試驗孔內且至平版上之選定水平面。測定這孔內和平版上水之質量或體積；其後，這孔的體積將會測得。
現地土壤的濕單位重可由移除試驗孔內土壤重量和測定體積來計算得。從測定含水量亦可計算得現地土壤的乾單位重。
4.2. 土壤粒料的單位重量測定能藉由上述所得數值減去超徑重量和體積而重新計算單位重。

5. 重要性與使用：

5.1. 這方法是使用在測定現地土壤的單位重量，如築壩、公路填方、結構物回填方、工程夯實﹍等。
對於工程控制是以土壤的壓實至一指定單位重或試驗室標準方法所得最大單位重量的百分比。
5.2. 這測定現地單位重量方法，能使用於自然沉積土壤、骨材、混和土壤或其他相當材料。

6. 專門術語：

6.1. 定義依據USBR 3900。
6.2. 於本章特別用術語而不包括於USBR 3900有下列：
6.2.1 控制粒料(Control Fraction)─土樣小於指定篩號部份粒料，而使用於現地夯實標準試驗單位重量。這指定篩號即是試驗室所用之篩網尺寸。
6.2.2 超徑(Oversize)─土樣小於指定篩號部份粒料。

7. 設備：

7.1. 一般設備：
7.1.1 天平或秤─適用於所挖出孔內各粒料粒徑至0.1%精度。
7.1.2 天平或秤─容量約1000gm，精度0.1gm；用於測定小於No.4材料之含水量。
7.1.3 烘箱─
7.1.4 篩─U.S.A.標準篩 No.4、3吋篩；合乎ASTM E11之規定。
7.1.5 溫度計─ 0至 50℃，0.5℃刻度，合乎ASTM E1之規定。
7.2. 本試驗專用設備：
7.2.1 金屬平版─這鐵圈形式如圖 1示；

圖1：6呎的鐵圈現地試驗情形

7.2.2 塑膠薄膜─二張；塑膠薄膜約千分之 4至 6吋厚；每一張寬度需足夠覆蓋於試驗孔且延伸部份至於平版外面，約 3呎平方。
7.2.3 量水設備─設備包括儲存容器、輸送水管或導管和水尺、刻尺或其他相當量測設備；用水量可以由體積或重量測出。這設備必須有調節水的傳送能力，且在填入與量測不超過傳送總質量或體積之百分之一。
7.2.4 代表水平面指示器─此代表水平面必須確定在兩次量測在平版上是相同位置；如一個掛勾錶，桿底端能釘牢在平版上，且製作一有水平刻度的橫桿，橫放在平版上，或其他相似的配備；以提供兩次量測精確無誤同一水平面位置。
7.2.5 虹吸管、蝍筒、水桶或其他儲存容器或油桶，自平鈑和試驗孔中來移出水。
7.3. 雜項設備

8. 注意事項：

8.1. 安全注意事項：
8.1.1 本章可能涉及危險的材料、操作和設備和重型手工具。
8.2. 專門須注意事項：
8.2.1 土壤可能在試驗期間流動或變形必須確定適當警戒。
8.2.2 因為土壤含有過多含水量的影響將使工地單位重之錯誤。在有高滲透性土壤如砂和礫石，其試驗孔底部在地下水位之下將產生相當大誤差。在塑膠模背面或底部有自由水之浮力對測定體積有不利影響。
8.2.3 在天候如雨天、下雪或強風期間，試驗區域和設備必須加以適當防護。
8.2.4 在工作過程期間使用為數眾多的設備；所有容器必須適當標示去避免可能混亂。
8.2.5 水的總質量可能超過秤的容量；需小心確定總質量在適當測定範圍。

9. 率定及量測：

10. 步驟：A法-總材料之現地單位重量

10.1. 這試驗孔的計算體積和本節後所述資料都記錄在 "現地單位重量試驗記錄" 表格上。如圖 2示；A 法是使用測定總單位重量，如使用於夯實度或相對密度時則必須用B 法；試驗孔的計算體積是記錄在下列兩相似試驗表格。圖3 「試驗孔體積--量測水質量」及圖4「試驗孔體積--量測水體積」。

圖2：現地單位重量試驗記錄表(例)

10.1.1 由於本過程覆蓋可能較寬範圍的重量值，因此指定要記錄的值的精確度是不實際的。 重量應記錄在所使用的天平或刻度上可讀的最小刻度（見第7.1.1節）。
10.2. 測定被指定土樣體積，以預料土壤級配依據附錄X1之內容組合這些設備來選擇適當平鈑。
10.3. 測定將用於挖掘孔之容器或藍子，容器內塑膠袋之重量（假如使用時）；在這使用容器上標示編號，此測定之質量可寫在容器上或列表記載。
10.4. 準備大量水來使用，這挖掘試驗孔體積測定藉由試驗孔填滿水和水的質量或體積的測定。測定水的質量通常只在實用 3呎至 4呎直徑鐵圈。假如測定水的質量則遵循10.4.1小節，假如測定水的體積則遵循10.4.2小節。
10.4.1 假如使用測定水的質量，必須測定試驗前後之用水量。對於試驗孔體積在 3至 6ft³使用 5加侖能用試驗室常用的秤或天平測定；較大試驗孔體積在能用儲水槽或 55加侖圓桶容器來測定，如一起重機和適當秤以測定其質量。
10.4.1.1 必須有一個別表格來詳細記錄著水體積和計算試驗孔的體積；這表格會因使用容器而變動，故標準表格並不實用；一表格範例如圖 3示。

圖3：試驗孔體積-水質量量測(例)

10.4.1.2 分別測定兩個別體積：
質量（1）去測定填滿土壤表面至平鈑上指定水平面間的水質量；
質量（2）去測定填滿試驗孔內至上述平鈑上指定水平面間的水質量。
這兩個體積相差值即是試驗孔內之水質量。
10.4.1.3 估量填滿平鈑所需水質量（和容器數）；這估量值可藉由平鈑體積和水密度62.3lbm/ft³相乘而得；此用水溫度介於18至24℃間。
10.4.1.4 由預計試驗孔體積，估量填滿試驗孔所需水量；可用試驗孔體積和 62.3 lbm/ft³ 之相乘；並增加約25%來確定有足夠水供應，且加入水量計算在10.4.1.3小節。測定容器數量和記錄之，填滿容器水且測定和記錄容器和水質量，過程看10.5小節。
10.4.2 假如使用測定水的體積，自水（卡）車，大的儲水槽或例如55加侖的裝水容器中來測定水加侖。這測水量器必須符合7.2.3小節之設備。
10.4.2.1 必須有一個別表格來詳細記錄著水體積和計算試驗孔的體積；這表格會因使用容器而變動，故標準表格並不實用；一表格範例如圖 4示。

圖4：試驗孔體積-水體積量測(例)

10.4.2.2 測定兩個別體積：體積（1）去測定填滿土壤表面至平鈑上指定水平面間的水體積；體積（2）去測定填滿試驗孔內至上述平鈑上指定水平面間的水體積。這兩個體積相差值即是試驗孔內之水體積。
10.4.2.3 所需水量約相等預計試驗孔體積加上兩倍平鈑計算體積；可用 ft³體積和7.4806相乘即是所需體積之加侖值；加上一些超量，於確定試驗有足夠用水。假如使用容器裝，必須足夠數量裝滿水的容器或水車、儲水槽。
10.5. 選擇試驗孔代表區域且避免平鈑之下有大粒料的可能。
10.6. 準備試驗區表面土壤。
10.6. 1 清除一塊足於放置平版區域上之所有鬆散土壤，使接觸面因而堅實且有適當的水平面。
10.6.2 選定試驗區域及周圍應避免人員站立；當土壤可能流動或變形則應準備一工作平台。
10.7. 放置和安放平鈑於預備好表面上。
10.10. 1 堅實放平鈑以避免再執行試驗中發生移動，可用釘子、加重壓或其他常見固定原地的方法。檢核平鈑上幾個高程，因為這代表水平面需保持在平鈑頂端以下，平鈑不需完全水平但坡度不應超過5%。
10.7. 2 在放置和固定平鈑以前，移除任何鬆散；且小心避免在平鈑之下產生任何空隙。若有需要可於平鈑下之空隙用可塑性土壤、黏土、水泥或其他穩定材料填充。
10.7. 3 檢查平鈑內之土壤表面，若有任何尖角則必須用具延展性之膠帶或其他穩定材料覆蓋，且預防這些材料不佔其他挖掘試驗孔部份。
10.8. 測定土壤表面和指定水平面之間體積。
10.8. 1 在平鈑之內不齊平土壤表面必須加以考慮，其藉由測定水填充土壤表面與代表水平面之間體積。
10.8. 2 置放塑膠薄膜（千分之4至6吋厚）覆蓋於平鈑上且形狀用手使其符合不齊平土壤表面，這薄膜應大於平鈑外緣約 3呎這塑膠膜不應伸長太緊或產生額外摺痕、皺紋。（看圖5）

圖5：薄膜現地量測初始體積

10.8. 3 裝配指示代表水面之設備；正常地，這代表水面是設置於水平面覆蓋平鈑內每一顆粒之後設置。
10.8. 4 假使是測定水的體積，設定量測水設備指示器歸零或記錄初值。字容器到水或自儲水池卸水入平鈑內直到水浸沒每一粒料平面。平鈑的坡度和任何可能運動波浪必須確定預防任何水的遺失；設定此水平面代表指示器（看圖6）儲存剩留水供其後測定質量用。

圖6

10.8.5 在水平面指示同一位置適當處做標示以使其後挖掘試驗孔於相同高程。解除代表水面指示器。
10.8.6 移除平鈑內水和薄膜。
10.9. 挖掘試驗孔。
10.9.1 使用手工具（鏟子、鑿子、小刀、鐵棒等）挖掘試驗孔的中心部份。移除大的顆粒可能需要使用重型設備如鋤耕機(backhoe)、機械或液壓起重機。
10.9.1.1 若試驗孔內可能發生土壤變形將不允許重設備於試驗區運作。
10.9.2 小心避免任何土壤遺失將自試驗孔移除土壤放置於容器內。
10.9.3 土壤不裝放時應保持容器掩蓋著以避免土壤含水量遺失，密封塑膠袋可放於容器內來裝土壤。
10.9.4 小心修飾挖掘孔內壁盡可能接近平鈑與土壤接觸面，避免撓動平鈑或平鈑下面土壤或平鈑外側。
10.9.5 繼續挖掘至所需深度，完成時小心移除任何材料或在挖掘過程鬆落土壤。
10.9.5.1 在試驗孔中挖掘土壤階段─發現1 至1/2次或更多，大於最大尺寸使用證實測定和最小試驗孔體積（詳附錄X.11）。這顆粒質量和體積必須量測並自試驗孔之質量和體積中扣除；把大的顆粒視為「超徑」則遵循11章敘述不計「總」單位重，其在內之大顆粒應不需計算。因為「控制粒料」值測定是來自試驗孔總材料重。假使這些顆粒發現質量測定大於挖掘孔5%或更多，此件應重新用較大試驗孔依據附錄X11指導方針。
10.9.6 試驗孔內部應該盡可能垂直，土壤未顯示足夠凝聚力將試驗孔挖成圓錐型外型。
10.9.7 試驗孔最後完成的外型必須使水能完全填充挖掘孔；試孔壁應該儘可能平滑與無凹洞或突出顆粒。
10.9.8 試驗孔底部必須清除所有鬆落土壤。

圖7：試驗孔挖掘情形

10.9.9 檢閱在平鈑內土壤表面，用鋼管或適當的工具輕敲以預防塑膠薄膜的拉裂或刺破。亦可使用灰泥填充凹處來消除尖銳角、突出處、凹陷處等不平滑處或不可忽視處。
10.9.9.1 假使須用灰泥，使用灰泥的質量必須測定和記錄；依據USBR 4138計算這立方尺體積。
10.10. 測定試驗孔體積。
10.10.1 放置塑膠膜於試驗孔內，這薄膜(千分之一吋厚）應該大過於平鈑外沿約 3呎；之後需小心放置於試驗孔內之表面。此薄膜必須不應拉的太緊亦不應過度交疊或皺折；使用前檢閱薄膜是否被刺破。
10.10.2 假使測定水的體積；設定水的量測設備指示於零或記錄這初始指示讀數。
自容器倒入水或自儲水槽卸排水入試驗孔直到抵達代表水面指示位置。
當水已填滿完成，記錄最終量測設備之讀數；若水質量已被測得，應確定最終結果之測定水量以撇除殘留管線內水量；假如有需要則計算使用水之加侖數。
10.10.3 假定測定水的質量；測定和記錄試驗孔內水的溫度至0.5℃。
10.10.4 移除試驗孔內的水和薄膜。檢查薄膜中任何可能在試驗期間產生可能容許漏水的小孔，若有漏失水則必須重新一次測定體積。
10.11. 計算試驗孔體積。
10.11.1 假使是量測水的質量，測定質量程序如下：（圖3）
10.11.1.1 測定和記錄使用填充平鈑（土壤表面與代表水平面之間）之水和容器的重量。
10.11.1.2 計算和記錄，使用於填充平鈑至代表水平面的水的質量。
10.11.1.3 測定和記錄，已填滿試驗孔後及填充平鈑至代表水平面的水和容器的質量。
10.11.1.4 計算和記錄，已填滿試驗孔後至代表水平面的水的質量。
10.11.1.5 計算和記錄，使用填滿試驗孔的水的質量。
10.11.1.6 計算和記錄，水試驗時溫度的密度以lbm/ft³。
10.11.1.7 計算和記錄，已填滿試驗孔的水的體積至0.001ft³精度，假使灰泥沒被使用，此值即是試驗孔體積；若使用灰泥則加此灰泥體積於測定試驗孔之水體積中。記錄試驗孔體積餘「現地單位重試驗記錄」表格內。（圖2）
10.11.2 假使是量測水的體積，測定體積程序如下：（圖4）
10.11.2.1 測定和記錄，使用填充平鈑（土壤表面與代表水平面之間）之水的體積。
10.11.2.2 計算和記錄，使用於填充平鈑至代表水平面的水的質量。
10.11.2.3 測定和記錄，已填滿試驗孔後及填充平鈑至代表水平面的水和容器的質量。
10.11.2.4 計算和記錄，已填滿試驗孔後至代表水平面的水的質量。
10.11.2.5 計算和記錄，使用填滿試驗孔的水的質量。
10.11.2.6 計算和記錄，水試驗時溫度的密度以lbm/ft³。
10.11.2.7 計算和記錄，已填滿試驗孔的水的體積至0.001ft³精度，假使灰泥沒被使用，此值即是試驗孔體積；若使用灰泥則加此灰泥體積於測定試驗孔之水體積中。記錄試驗孔體積餘「現地單位重試驗記錄」表格內。
10.12. 測定乾單位重量。（圖2）
10.12.1 測定挖掘孔內之土壤和容器總重。
10.12.2 計算和記錄使用裝挖掘土壤之容器總重，記錄這容器的數量。
10.12.3 計算和記錄挖掘土壤質量。
10.12.4 計算挖掘土壤的濕密度至0.1lbm/ft³精度。
10.12.4.1 轉換濕密度為師單位重藉由lbm/ft³ lbf/ft³ (假定 1 bm=1 lbf)和記錄至0.1lbm/ft³精度。
10.12.5 假設壓實度或相對密度是必要，則遵循B法用特定篩號區分材料。
10.12.6 假如B法無法獲得能代表挖掘土壤的含水量土樣，則依據USBR 5300測定含水量並記錄至0.1%。
10.12.7 計算和記錄土壤乾單位重至0.1lbf/ft³,假使有需要轉換為SI單位，則記錄乾單位重至0.02kN/m³。

11. 步驟：B法-控制粒料材料之現地單位重量

11.1. 這方法用於必須使用夯實度或相對密度；可適用於USBR7205，7220或7240的說明。
11.2. 如同第10節所述 A法步驟，獲得現地總材料之濕密度。
11.3. 去獲得控制粒料材料之濕密度，這超徑粒料的體積或質量的測定由總體積或總質量減去控制粒料的體積或質量。
控制粒料的單位重量能夠由控制粒料的體積或質量計算得。
1.1.1 一般情形，可利用測定控制粒料之含水量與控制粒料之濕單位重量去計算乾單位重量。
1.1.2 另外，測定超徑粒料之含水量、總粒料之含水量和超徑粒料之百分比。
1.2. 由試驗孔挖出之總材料濕質量；用指定篩號來篩分控制粒料與超徑粒料。這步驟應該迅速以使含水量遺失在最小狀態；假如試驗是控制品質，則置放控制粒料於密閉容器內以便進一步試驗。
11.3. 超徑粒料用最少量水清洗和吸乾至面乾狀態。
11.4. 測定和記錄，超徑粒料之濕質量加上已秤重容器之質量。
11.5. 測定和記錄，超徑粒料之濕質量。
11.6. 測定和記錄，控制粒料之濕質量。
11.7. 由超徑之容積比重，計算超徑材料之體積至0.001立方呎精度；假如由特定來源取得超徑粒料的容積比重已在先前試驗獲得，且這值相當固定；此比重值可以採用。
此指出試驗的容積比重是測定於面乾之濕單位重量（看11.5小節），這與（面乾飽和）容積比重是不同的；雖然如此（面乾飽和）容積比重可以被替代使用。
無論如何，於此不要使用（烘乾）容積比重。假使不瞭解這些容積比重和其測定方法，可參考USBR 5320內術語說明和定義。
11.7.1 獲得代表性土樣和測定容積比重，如依據USBR 5320；除了24小時浸泡期間可以被免除。假如USBR 5320 B法（虹吸管取代法）被使用；為適用這較大量土樣和大顆粒，則虹吸管容器可用如水桶、垃圾桶或50加侖圓桶；記錄這容積比重至接近0.01。
11.11. 計算控制粒料和記錄至0.001立方呎。
11.9. 計算控制粒料的濕密度至0.1磅/立方呎。
11.9.1 轉換密度為濕單位重藉由改lbm/ft³為 lbf/ft³（假定 1 lbf= 1 lbm）和記錄至0.1lbf/ft³。
11.10. 測定和記錄，控制粒料之含水量；依據USBR 5300。
11.11. 測定控制粒料之乾單位重和記錄至 0.1磅/立方呎，假如必須，轉換和 記錄乾單位重至 0.1KN/m³。
11.12. 測定和記錄，超徑粒料之含水量；依據USBR 5300。假如由特定來源取得超徑粒料的含水量已先前試驗獲得完成這比例常數且這值相當固定；此含水量可以被假定。
11.13. 測定超徑粒料之百分比。
11.13.1 計算和記錄這控制粒料之乾質量。
11.13.2 計算和記錄，超徑粒料之乾質量。
11.13.3 計算和記錄，總土樣之乾質量。
11.13.4 計算超徑粒料之百分比和記錄至0.1%。
11.14. 計算總材料的含水量和記錄至0.1%。
11.15. 計算總土樣之乾單位重量和記錄至近0.1磅/立方呎。對於SI制，致近0.02KN/m³。

12. 計算--A法

12.1. 下列符號定義使用於本章A法計算。

• m₁ =平鈑和試驗孔體積（試驗前）水和容器的重量，lbm
• m_c1=平鈑體積（試驗前）水和容器的重量，lbm
• m₂ =平鈑和試驗孔體積（試驗後）水和容器的重量，lbm
• m_c2=平鈑體積（試驗後）水和容器的重量，lbm
• m₃ =使用於平鈑和試驗孔體積之質量，lbm
• m₄ =使用於平鈑之質量，lbm
• m₅ =使用於試驗孔體積之質量，lbm
• m₈ =孔中濕材料減去容器的質量，lbm
• m₉ =容器的質量，lbm
• m₁₀=孔中濕材料的質量，lbm
• m_m =試驗孔中灰泥的質量，lbm
• Ｖ₁ =填充試驗孔和平鈑之水的體積，加崙
• Ｖ₂ =填充平鈑之水的體積，加崙
• Ｖ_g =填充試驗孔之水的體積，加崙
• Ｖ_wt=填充試驗孔之水的體積，加崙
• Ｖ_m =在試驗孔內灰泥的體積，加崙
• Ｖ_t =試驗孔的體積，加崙
• ρ_w =水的密度，lbm/ft³
• ρ_wet=挖掘土壤的濕密度，lbm/ft³
• ρ_m =灰泥的密度，lbm/ft³
• γ_wet=挖掘土壤的濕單位重，lbf/ft³
• γ_d =挖掘土壤的乾單位重，lbf/ft³
• ｗ =挖掘土壤的含水量，%

12.2. 計算使用於平鈑和試驗孔體積之水的質量

m₃=m₁-m₂

12.3. 計算使用於平鈑之水的質量

m₄=mc1-mc2

12.4. 計算使用於試驗孔體積之水的質量，lbm

m₅=m₃-m₄

12.5. 計算在試驗孔中水的密度以lbm/ft³.

ρ_w (lbm/ft³)=62.428(ρ_w ,g/cm³在試驗時溫度)

此處ρ_w ,g/cm³在試驗時溫度如表1

12.6. 計算計算使用於填充試驗孔體積，ft³
12.6. 1 測定水的質量。

Vwt=	m5
	ρw (lbm/ft3)

12.6. 2 測定水的體積。

V_wt =0.13368 V_g

此處V_G相當V₁─V₂,和0.13368為常數是由加崙轉換立方呎。

12.7. 計算灰泥的體積。

Vm=	mm
	ρm

12.8. 計算試驗孔的體積。

V_t = V_wt - V_m

或，假使灰泥被使用：

V_t = V_wt

12.9. 計算自試驗孔移除濕材料之質量。

m₁₀=m₈-m₉

12.10. 計算自試驗孔移除濕材料之密度。

ρ_wet =m₁₀ / V_t

12.10. 1 在此步驟，濕密度轉換為濕單位重，藉由lbm/ft³ 轉換為 lbf/ft³。(假定1 lbm= 1 lbf.)。
12.11. 計算自試驗孔移除乾材料之密度。

γd =	γwet
	1 + (w /100)

12.12. 轉換乾單位重由in-lb單位至SI制，假使需要。

單位重 kN / m3	0.1571 kN / m3	x ( 單位重 lbf/ft3 )
	lbf/ft3

13. 計算--B法

13.1. 除了A法定義符號外，下列符號定義使用於本章B法計算。

• m₁₃ =濕超徑土料和容器質量，lbm
• m₁₄ =容器質量，lbm
• m₁₅ =濕超徑土料質量，lbm
• m₁₉ =乾超徑土料和容器質量，lbm
• m₂₀ =容器質量，lbm
• m₂₁ =乾超徑土料質量，lbm
• m₂₃ =濕控制粒料質量，lbm
• m₂₅ =乾控制粒料質量，lbm
• m₂₆ =總乾土樣質量（控制粒料減去超徑料），lbm
• Ｖ_os =超徑粒料的體積，ft³
• Ｖ_c =控制粒料的體積，ft³
• ρ_wet(C) =控制粒料的密度，lbm/ft³
• γ_wet(C)=控制粒料的濕單位重，lbf/ft³
• γ_d(C) =控制粒料的乾單位重，lbf/ft³
• γ_d =總材料的乾單位重，lbf/ft³
• G_m =超徑粒料的容積比重
• ｗ =挖掘土壤的含水量，%
• ｗ_f =控制粒料的含水量，%
• ｗ_os =超徑材料的含水量，%

13.2. 計算超徑材料的濕質量。

m₁₅ = m₁₃ - m₁₄

13.3. 計算控制材料的濕質量。

m₂₃ = mc10 - mc15

13.4. 以已知容積比重計算超徑粒料的體積。

Vos=	m15
	62.4× Gm

此處62.4 相當水的密度，lbm /ft³
13.5. 計算控制粒料的體積：

Vc =Vt -Vos

13.6. 計算控制粒料的濕密度。

ρwet =	m23
	Vc

13.6. 1 此步驟，轉換濕密度為濕單位重藉由改lbm/ft³為 lbf/ft³（假定 1 lbf= 1 lbm）和記錄至0.1lbf/ft³。
13.7. 計算控制粒料的乾單位重。

γd(C) =	γ
	1 + (1 +wf )

此處100轉換小數為百分率。

13.7. 1 轉換乾單位重由in-lb單位至SI制，假使需要。

單位重 kN / m3 =	0.1571 kN / m3	x ( 單位重 lbf/ft3 )
	lbf/ft3

13.8. 計算控制粒料的乾質量。

m25 =	m23
	1 + (wf /100)

此處100轉換小數為百分率。

13.9. 計算超徑粒料的乾質量；依循下列適當方程式：

m21=	m21 = m19 - m20 或m15
	1 + ( wos /100)

此處100為轉換小數至百分率。
13.10. 計算總土樣的乾質量。

m₂₆=m₂₅ + m₂₀

13.11. 計算超徑粒料之百分率。

超徑粒料之百分率 =100 ( m₂₁ / m₂₆ )

此處100為轉換小數至百分率。
13.12. 計算總材料的含水量。

w =	m10 - m26
	m26

13.13. 計算總材料的乾單位重。

γ =	γwet
	1 + ( w /100 )

此處100為轉換小數至百分率。
3.13. 1 假使需要，轉換乾單位重由in-lb單位至SI制。

單位重 kN / m3 =	0.1571 kN / m3	x ( 單位重 lbf/ft3 )
	lbf/ft3

14. 報告：

14.1. 這報告書是由一已完成計算與校核的「現地單位重試驗記錄」表格（圖2）。
使用於計算水體積表格、使用於測定容積比重。

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USBR7220X1試驗孔或試驗體積和選擇設備之原則

試驗孔或試驗體積和選擇設備之原則 

GUIDELINES FOR TEST HOLE OR TEST DIMENSION AND SELECTION OF EQUIPMENT

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相關資料連結
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USBR 7220 附錄X1

X1.1指導方針

• X1.1.1選擇可應用砂錐儀直徑和最小試驗孔體積記載於USB7205之X.1.1表格。

表X.1.1 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)	¾(1.91)
12 (30.48)	0.50(1.27)	14(35.56)	1½(1.27)
*最小試驗孔體積對於築堤、壩 ； 看USBR_7205 以獲得孔直徑和代表粒徑尺寸之說明。

• X1.1.2 對於試驗孔，這原則在選擇準備和挖掘體積，便以獲得土壤所需最小體積。（如表X1.2示）

表X1.2 選擇試驗設備和最小挖掘體積（凝聚性土壤和已確定低凝聚性土壤）

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吋砂錐儀 24吋框架	12 18
5	2	30吋平方框架	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
*最小必須體積因這最小必須深度定要達到， 看"最小試驗孔體積"內試驗挖掘孔體積和形狀之討論。

• X1.1.3 在表X1.2所述原則適用於凝聚性及低凝聚性土壤，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。
• X1.1.4 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；表X1.3給予這必要原則，大約挖掘直徑和最小挖掘體積之規則。

X1.2 必要之挖掘體積

• X1.2.1 最小挖掘體積如表X1.2及表X1.3所示，以提供試驗土壤之典型樣本需要。
• X1.2.2 在本章，一典型土樣基於供給量可提共土壤的級配分析以獲得正確的分析。
• X1.2.3 土壤含有3"(75mm)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。
• X1.2.4 對於土壤含有3"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%。

X1.3 設備的尺寸和形式

• X1.3.1 測定現地單位中的設備基本形式是砂錐器，方平版和鐵圈；每一土壤粒料不同而用不同挖掘尺寸。
• X1.3.2 砂錐器實用於孔直徑大約在20吋以內，是因為其用手操作能力的關係。方平版實用尺寸自20吋平方至30吋平坊間；方平版是較圓形模較容易組裝。對於大於 3呎或更大的挖掘試驗孔則較喜歡採用鐵圈；因為方平版此尺寸需更堅硬而呈沈重，用手操作顯笨拙。再用砂取代法，應用大約千分之0.5 吋厚的薄膜。對用水取代法，應用大約千分之 4至 6吋厚的薄膜。實際上在方平版交角處有千分之 4至 6吋厚的薄膜，使得在體積計算上有所誤差。
• X1.3.3 如表X1.2和表X1.3所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，方平版，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吋平方呎）。
  
  表X1.3 建議試驗設備對於低凝聚土壤"最差例子"之指引

  最大粒徑尺寸		最小需要體積		設備和平版開口	最小需要深度		大約開挖直徑
  in	cm	in	cm		in	cm	in	cm
  ¾	1.9	¼	0.6	20"(50cm)砂錐儀	6	15.2	19	48.3
  1½	3.8	½	1.3	24"(61cm)平版	7	17.8	22	55.9
  3	7.6	1	2.5	33"(83cm)平版	10	25.4	30	76.2
  5	12.7	2	5.1	40"(1m)直徑鐵圈	12	30.5	35	88.9
  8	20.3	8	20.3	62"(1.5m)直徑鐵圈	18	45.7	54	137.2
  大於8	--	依實際狀況來選擇

  • *必須達到這個深度，以便獲得材料的最小所需的體積。有關形狀和尺寸的說明，請參見“最小測試體積”中的討論試驗孔。
  • **對於“豆狀礫石”(pea gravel，4號篩至3/4in），可以使用USBR 7215（套筒法）。

X1.4 最小試驗孔體積

• X1.4.1 在表格X1.2 選擇試驗設備和最小挖掘體積其必須之最小深度是基於下列假定：

1. 挖掘孔的代表性土壤之最大粒料尺寸。
2. 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。
3. 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。
4. 因為大的粒料可能剛好在平版之下，為預防平版懸空，挖掘孔直徑將小於平版開口直徑。除非這些粒料已有 2/3部份突入挖掘孔內，否則不予移除。
5. 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，如圖X1.1；這挖掘孔直徑採用平版直徑減去土壤最大粒料直徑。
6. 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。

• X1.4.2 在表格X1.3，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--這"最差例子"中採用孔必坡度不應超過土壤的安息角。
• X1.4.3 基於這些假定，在表格X1.2和X1.3述之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將導致較大體積。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，在此例子，小於表格X1.2和X1.3指引之較小設備可以被使用。
  • 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。

X1.5 取代方式

• X1.5.1 對於表格X1.2和X1.3所示平版，砂取代使用一砂倒灌設備披覆粒料在方平版33"以上；而水取代法則用40吋或較大直徑鐵圈。
• X1.5.2假如其他尺寸被使用，砂取代法大約用33吋平方平版；當用水取代法則實用於36吋直徑鐵圈或較大。一個36"開口是大約尺寸極限，當站立在平版外，砂能夠均勻一致的灌入挖掘孔。

X1.6 挖掘孔深度

• X1.6.1 對於土壤有最大粒料尺寸5"或較小。這挖掘深度在表格X1.2是6"增量對凝聚性土壤是正常壓實在6"每層最大厚度，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"增量。
• X1.6.2 再挖掘所獲得體積能大於上述最小體積，則現地才可挖較淺的深度；且應必須大於試驗材料極限層厚。
• X1.6.3 在表X1.2有8"和12"最大粒料尺寸，欲得到最小挖掘深度是
• X1.6.4 在表X1.3這挖掘最小深度是相等1/3的孔直徑，如先前的討論；這挖掘孔頂部高度是在欲試驗之代表升層上。

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新增「試驗表格」網頁夾

      先不考慮這些表單以後是否用的到，我還是將這段歷史資料存檔、共享。
      共享檔案以壓縮檔上傳，檔案格式為xls、xlsm，有格式保護但無設密碼，巨集指令也沒有密碼，因此閱者先進可安心使用。
已經上傳的試驗表格清單有：

•  土壤粒徑分析(篩分析及比重計分析)
•  粒徑級配試驗
•  混凝土骨材試驗表
•  工地密度(含快控法)試驗表
•  相對密度試驗表
•  工地密度水取代法試驗表
•  施工品質檢驗報告書

有興趣閱者請到該網頁清單下連接Google雲端硬碟網址下載。

近年來由於採購法實施及工程會力推TAF認證實驗室品保制度，加上營造業人員雇用型態、培訓制度與往昔大不同；已經甚少工程專案是在現場成立試驗室做品管作業，幾乎一想到執行試驗、檢驗就是委外辦理，而少之又少考量是否自辦試驗業務！這對工程進度及品保作業到底是好還是壞，在每個工程從業人員相信心中自有評斷。

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現場直接剪力試驗

現場直接剪力試驗

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 相關資料連結

•    現場直接剪力試驗照片集

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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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開炸岩渣料輾壓試驗(照片集)

開炸岩渣料輾壓試驗施作情形

 相關資料連結 

• ‧USBR7221 測定現地土壤的單位重量(水取代試驗孔法)

 1.設備： 1M鐵圈（充水法設備）

 2.輾壓試驗： 基礎層整平與壓實

 3.輾壓試驗： 密度試驗位置預作標記

▲TOP

 4.輾壓試驗： 材料進場/堆置

 5.輾壓試驗： 以挖土機散鋪材料

 6.輾壓試驗： 灑水車進行撒水▲TOP

 7.震動鋼輪輾壓 同時控制輾壓及次數

 8.進行密度試驗： 平穩放置鐵圈

 9.平鈑水重： 鋪設塑膠布▲TOP

10.平鈑水重： 紀錄平鈑充水位置,重量

11.挖掘： 挖掘試驗孔(從中間挖掘)

12.挖掘： 挖掘料裝桶▲TOP

13.挖掘： 挖掘料秤重及進行篩分析

14.進行3,3/2,3/4”篩分析： 秤重後進行篩分析

15.進行3,3/2,3/4”篩分析： 各篩分別停留粒料裝桶▲TOP

16.篩分析： 粘著粒料土壤應去除

17.整修試驗孔壁

18.試驗孔修飾完成(1)▲TOP

19.試驗孔修飾完成(2)

20.鋪塑膠布與充水

21.充水： 盛水→秤重→充水▲TOP

22.充水：避免水量損失 鋪板避免水桶底夾泥

23.充水： 注意塑膠布應緊貼孔壁

24.充水： 調整充水量至紀錄刻度▲TOP

25.完成： 取出塑膠布，試驗完成▲TOP

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