土壤力學實驗 試驗一 土壤濕單位重含水量及乾單位重試驗 楊全成 編著

試驗一 土壤濕單位重含水量及乾單位重試驗 試驗規範 CNS 5091(A3090)

(一)試驗目的 求土壤之濕單位重γm、含水量w及乾單位重γd三個參數，以配合試驗二土粒比重Gs試驗計算孔隙比e、孔隙率n及飽和度S。提供土壤之一般參數，作為工程應用參考之依據。

(二)試驗說明 土樣之來源有二，一為原狀土樣，另一為重模土樣。原狀土樣一般係於鑽探時用薄壁鋼管取出者，亦可用取樣木箱，於工地開挖試坑而取得，學生實習可以用長15公分之薄管，於校園地表面上，去除雜草放置薄管，其上墊木樁，用鐵鎚輕擊，而取得土樣。

重模土樣係指土壤在某一含水量下，孔隙比、單位重固定，在試驗室模造出之土，可用試驗十二之夯實設備夯實或用雙端靜力壓實模壓實土樣而得之。

土壤係由固態─土粒、液態─水及氣態─空氣所構成如下圖(a)所示，為描述之方便分別將土粒、水及空氣聚合成相似模型如下圖(b)所示，土壤之天然性質包括含水量w、孔隙比e、孔隙率n、飽和度S、土粒比重Gs與單位重γ，其重量與體積間之表示如下圖(c)之柱狀圖所示。

格言 大石也要石子拱 (a) (b) (c) 土壤之組成

由土壤柱狀圖所示中之重量(W)與體積(V)間之關係而定義下節之幾個土壤天然性質。

其中有關之參數符號規定如下： W(Weight)=土壤之總重量。 Wa=空氣(Air)之重量。(≒0) Ww=水(Water)之重量。 Ws=土粒(Solid)之重量。

V(Volume)=土壤之總體積。 Va=空氣之體積。 Vw=水之體積。 Vs=土粒之體積。 Vv=孔隙(Void)之體積。

土壤天然性質之基本定義

土樣停留各篩直徑約10%之試樣所需之最少重量[CNS 5091(A3090)] (一)土壤之濕單位重、含水量及乾單位重試驗 為試驗之精度，所選取之土樣，如無特殊指定，土樣最少質量如下表所規定： 土樣停留各篩直徑約10%之試樣所需之最少重量[CNS 5091(A3090)]

磅秤或電子秤：未滿200g使用靈敏度0. 01g之天平、200g至1000g使用靈敏度0 磅秤或電子秤：未滿200g使用靈敏度0.01g之天平、200g至1000g使用靈敏度0.1g之天平、大於1000g使用靈敏度1g之天平。一般土樣於恆溫烘箱110±5℃烘乾16hr以上，砂土通常僅需烘烤數小時，若土樣含有石膏、礦物質或相當之有機物時，需置於60ºC之恆溫烘箱烘乾，或於10mmHg之壓力下23ºC以上之溫度，以真空乾燥法除去水份[CNS 5091(A3090)]。

(三)試驗儀器 (1)薄管。 (2)木樁。 (3)鐵鎚。 (4)小圓鍬。

(5)頂土機。 (6)磅秤或電子秤。 (7)測微尺。 (8)恆溫烘箱。

薄管木樁鐵鎚鏟子測微尺

取樣時將木樁置於薄管上

試驗取樣用薄管

重量小於100克用精度0.01克電子秤

稱溼土及乾土重之電子秤_精度0.01g

重量大於500克用精度2克電子秤

測微尺適時用塊規加以校正

烘乾土樣

土壤之濕單位重、含水量、乾單位重試驗流程圖 (四)試驗步驟 土壤之濕單位重、含水量、乾單位重試驗流程圖

土壤之濕單位重、含水量、乾單位重試驗流程圖

工地取原狀土樣

頂出試體

量薄管內徑高度得體積V

啟動恆溫設定時間16hr

土樣烘乾前稱重 土樣烘乾 土樣烘乾後稱重 濕土單位重、含水量

(五)試驗用表及結果整理範例 土壤濕單位重、含水量及乾單位重試驗之實例解說，如表下所示： 土壤濕單位重、含水量及乾單位重試驗例

(六)試驗問題 1－1 下列何者為原狀土樣?(1)薄管土樣 (2)夯實土樣 (3)雙端靜力壓實模土樣。 1－2 下列何者為重模土樣?(1)薄管土樣 (2)分裂式劈 管土樣 (3)雙端靜力壓實模土樣。 1－3 含水量試驗依ASTM 2216－80之規定，一般土樣應 在恆溫烘箱(110±5℃)烘乾：(1)1小時 (2)6小時 (3)16小時以上。 1－4 若W=土壤之總重量、Ww=水之重量、Ws=土粒之重量 。則含水量之定義為：(1)Ww/Ws×100% (2)Ww/W×100% (3)Ws/W×100%。

1－5 若W=土壤之總重量=1056g、Ws=土粒之重量=882g 。則含水量=(1)19.73% (2)5.07% (3)16.47%。 1－6 若W=土壤之總重量、V=土壤之總體積、Ws= 土粒 之重量。則乾土單位重之定義為： (1)Ww/Ws (2)W/V (3)Ws/V。 1－7 若w=含水量、γm=濕土單位重、γd =乾土單位重 ，則其關係式為： (1)γm=γd×(1＋100w) (2)γd =γm×(1+w) (3)γd=γm/(1+w)。

1－8 若w=含水量=19.73%、γm=濕土單位重 =1.916g/cm3，則γd=乾土單位重為： (1)1.600t/m3 (2)0.092g/cm3 (3)2.294g/cm3。 1－9 工地取回之濕土45g，直接放入比重瓶內加蒸餾 水煮沸排除空氣後冷卻加滿蒸餾水稱重得127 g，該比重瓶加滿蒸餾水在同一溫度稱重得 104g，土粒比重2.65，則該土壤之含水量： (1)21.8% (2)20.8% (3)19.8%。 1－10 飽和度為50%，含水量為12%，土粒比重為2.65 ，則濕土單位重為： (1)1.814g/cm3 (2)1.914g/cm3 (3)2.014g/cm3。 試驗一【答】：(1)(3)(3)(1)(1)(3)(3)(1)(1)(1)

(七)試驗討論問題 1.如何取得原狀土樣?又如何得知濕土單位重? 2.測定含水量，土樣最大粒徑4.75mm時，最少所需之土樣 重為何?

敬請指教