| 研究生: |
葉昆麟 Yeh, Kun-Lin |
|---|---|
| 論文名稱: |
台南台地基盤泥岩物性及遇水弱化行為之研究 Investigating the Physical Properties and Softening with Water Absorption of mudstone at the Tainan Tanbleland |
| 指導教授: |
吳建宏
Wu, Jian-Hong |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering |
| 論文出版年: | 2010 |
| 畢業學年度: | 98 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 147 |
| 中文關鍵詞: | 泥岩 、台南台地基盤 、弱化 、含水量 、三軸試驗 、破壞準則 、脆延性轉換壓力 |
| 外文關鍵詞: | mudstone, Tainan Tableland, weakening, water content, triaxial test, failure criteria, brittle-ductile transition pressure |
| 相關次數: | 點閱:185 下載:18 |
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台灣西南部麓山帶的岩層地層條件特殊,為成岩時間較短之海相沉積岩,含有大量鹼性陽離子,不利植生,因而常見裸露的泥岩邊坡。泥岩特徵為遇水容易崩解,但是乾燥時又如同岩石般堅硬。因此,需探討在不同含水狀態下泥岩盤之力學行為。
本研究針對台南台地原狀泥岩進行一系列的試驗,包含基本性質試驗及不同含水量下之單壓、巴西、靜態三軸壓縮試驗等並和前人學者進行綜合比較。由壓密、回脹試驗結果顯示,原狀泥岩預壓密應力約為120.66~168.73kPa;氣乾含水量下的回脹應變量高於原狀含水量的條件下的回脹應變量。由三軸透水試驗的結果顯示,台南台地泥岩的滲透係數為2.37×10-8 cm/sec。在單軸壓縮試驗中,單壓強度隨含水量降低而逐漸增加且破壞應變也提前發生,乾狀試體(含水量0~0.5%)之單壓強度約為高含水量(12~14%)試體的8倍。由巴西試驗得知,乾狀試體之張力強度較高含水量試體上升約80%。透過三軸壓縮試驗可得知,含水量增加,其尖峰強度、殘餘強度及正割模數逐漸下降,但隨著圍壓的增加,尖峰強度、殘餘強度及正割模數都會提高。此外,以三軸試驗中脆延性轉換壓力和破壞準則進行比較,Adachi破壞準則及Johnston破壞準則適合描述台南台地泥岩的破壞特性。脆延性轉換壓力在每個破壞準則中呈現隨含水量增加而下降之趨勢。
將單壓試驗、巴西張力試驗和前人綜合比較,由單壓強度及張力強度結果顯示岩塊鑽心試體取得之試體其在低含水量情況下其強度高於現地鑽探岩心之試體,於高含水量時強度趨於一致。在不同含水量情況下,圍壓愈大,正割模數有增加的趨勢,低含水量下之正割模數明顯高於較高含水量下之正割模數。脆延性轉換壓力會隨含水量減小而增加。
Exposed mudstone slopes are commonly observed at the Western Foothill geological Zone in southwestern Taiwan. The mudstone is consisted of alkalinity-deposits with short diagenesis and is difficult to vegetate. Mudstone slakes easily but is very hard at dry state. Therefore, the mechanical behavior of the mudstone under different water contents must be investigated.
This study conducted experiments on the physical properties and mechanical strengths of the mudstone of the base rock at the Tainan Tableland under different water contents. The experimental results are compared to the available literature. The pre-stress of the in-situ mudstone is 120.66~168.73kPa. The air-dried sample has larger swelling strain than the in-situ mudstone. The hydraulic conductivity of the mudstone is 2.37×10-8 cm/sec. The uniaxial compressive strength increases as decreasing water content. The uniaxial compressive strength of the dry sample (0~0.5%) is roughly 8 times of the high water content (12~14%) samples. The tensile strength obtained from the Brazilian test with low water content (0~0.5%) increases 80% as the high water content mudstone. The triaxial tests show that as the increasing water content, the peak strength, residual strength and the secant modulus decrease; while the values increase as the increasing confining pressure. In addition, the Adachi failure criteria and the Johnston failure criteria accurately describe the mechanical behavior of the mudstone at the Tainan Tableland. The brittle-ductile transition pressure decreases as the increasing water content.
After comparing the experimental results of the in-situ borehole samples to the one drilled from rock block taken from shallow depth with injecting water, the block-drilled samples have high strength under low water content but approaching to the in-situ drilled samples under high water content. The secant modulus of the mudstone increases as increasing confining pressure and decreasing water content. The brittle-ductile transition pressure increases as decreasing water content.
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