土壤力學實驗 試驗四 阿太堡限度試驗 楊全成 編著.

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1 土壤力學實驗 試驗四 阿太堡限度試驗 楊全成 編著

2 試驗四 阿太堡限度試驗 試驗規範 CNS 5087(A3086)， (A3087)， (A3092)

3 (一)試驗目的 利用科學的方法分析細粒土壤之液性限度LL、塑性限度PL及縮性限度SL。計算出塑性指數PI，以作為試驗五土壤分類之依據，提供工程應用之參考。

4 包括： (A)液性限度試驗 (B)塑性限度試驗 (C)縮性限度試驗
(二)試驗說明 包括： (A)液性限度試驗 (B)塑性限度試驗 (C)縮性限度試驗

5 阿太堡限度試驗 阿太堡限度試驗(Atterberg Limit Test)主要應用於通過#40篩之細粒土壤之試驗，包括下列三種：
(A)液性限度試驗(Liquid Limit Test) (B)塑性限度試驗(Plastic Limit Test) (C)縮性限度試驗(Shrinkage Limit Test)。 其中液性限度與塑性限度常於土壤分類，而土壤分類不需應用到縮性限度。

6 測定土壤由液性狀態至塑性狀態間之含水量稱為液性限度，LL。塑性狀態間至半固體狀態間之含水量稱為塑性限度，PL。半固體狀態至固態間之含水量稱為縮性限度，SL。土壤由高含水量漸變至低含水量時，體積逐漸縮小，但含水量小於縮性限度後，體積即不再收縮。

7 阿太堡限度含水量與體積之關係

8 (A)液性限度試驗

9 (A)液性限度試驗 (1)校正液性限度儀黃銅杯距底座10mm。 (2)取通過#40篩土樣約120g，加水用藥刀充分拌合至均勻 為止。

10 (A)液性限度試驗 (3)將試樣以適當量放入黃銅杯內整平使最厚處為10mm。 (4)用V形劃刀沿中心線將土樣平穩地刮成兩半，示意圖如
下圖所示。

11 (5)以2轉/sec速度轉動曲柄，當兩半土樣相閉合13mm時，
記錄黃銅杯打擊底座之次數N。 (6)將試樣取出稱重後，再送入烘箱烘乾，求得含水量w。

12 (7)清洗儀器土樣加水，重覆(3)-(6)步驟，試驗所得之打擊
次數需>15，<35且至少應有一次介於25至35，20至30， 15至25之間。 (8)以打擊次數N為橫座標(對數分度)，含水量w為縱座標， 繪製流性曲線，以打擊次數25下所相對之含水量即為液 性限度LL。

13 (A)液性限度試驗示意圖

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15 (B)塑性限度試驗

16 (B)塑性限度試驗 (1)將通過#40篩土樣100g加水，用藥刀充分拌和以至試樣 均勻為止。
(2)加水拌合直到易於捏成球狀，且不過度黏手為止。

17 (3)取少許土樣土在毛玻璃上，來回搓成直徑3.2mm之土
條，若沒有斷裂，則加少許乾土拌合均勻，再重新在 毛玻璃上揉搓，若搓成大於直徑3.2mm之土條就已經斷 裂，則加少許水量拌合均勻，再重新在毛玻璃上揉 搓。

18 (4)當在搓成直徑3.2mm時，剛好斷裂成3.2至9.5mm之碎
塊，則將此一土條收集稱重之，並放入烘箱烘乾，於 隔天取出稱重，該含水量即為塑性限度PL。

19 (B)塑性限度試驗

20 (C)縮性限度試驗

21 (C)縮性限度試驗 縮性限度(Shrinkage Limit，SL)
土壤在乾燥過程中，因失去水份體積逐漸縮小，至含水量達到某一限度後，水份雖再減小，但土壤體積不再縮小，此時土壤的含水量稱縮性限度。即土壤乾燥過程中，體積不再縮小時之最大含水量，為半固體與固體之分界含水量。

22 其測定方法如下：則通過#40篩土樣約30g，加水成土餅，加水的分量以充滿土內孔隙為度(約比液性限度稍多)，分成三次置入瓷皿中，在軟紙或布上輕敲，將土中之空氣排出，俟裝滿後，將表面刮平稱重，得濕土與瓷皿重量之和。將裝土之瓷皿先晾乾後，再放入溫度105ºC的烘箱內，烘乾18hr以上再稱重，得乾土與瓷皿重量之和。

23 濕土的體積等於瓷皿體積，若為非均勻之圓柱體，可用水銀代替法求得。將乾土塊壓入盛滿水銀的瓷皿中，擠出的水銀體積即為乾土體積。

24 縮性限度試驗以水銀代替法求乾土體積

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26 縮性限度試驗體積及重量關係圖

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28 (三)試驗儀器 (1)磅秤或電子秤。 (2)恆溫烘箱。 (3)銅篩。

29 (4)液性限度儀。 (5)Ｖ型刮刀。 (6)藥刀。

30 (7)毛玻璃。 (8)測微尺。 (9)水銀。

31 精度0.01g之電子秤

32 (A)液性限度試驗

33 (A)液性限度試驗設備

34 (A)液性限度試驗設備

35 (A)液性限度儀與刮刀

36 (A)液性限度儀

37 (B)塑性限度試驗設備

38 (C)縮性限度試驗設備

39 (四)試驗步驟 (A)液性限度試驗流程圖 (B)塑性限度試驗流程圖 (C)縮性限度試驗流程圖

40 (A)液性限度試驗流程圖： (A)液性限度試驗流程圖

41 (A)液性限度試驗流程圖

42 調整杯盤落下高度

43 以刮刀刮開土樣

44 搖動曲柄使土樣閉合

45 液性限度試驗儀器及土樣閉合13mm

46 液性限度為流性曲線 打擊次數25次 所相對之含水量

47 (B)塑性限度試驗

48 (B)塑性限度試驗流程圖： (B)塑性限度試驗流程圖

49 (B)塑性限度試驗流程圖

50 塑性限度試驗

51 烘乾土樣求含水量

52 塑性限度為土樣於直徑 3mm斷裂成 3.2~9.5mm時之含水量

53 (C)縮性限度試驗

54 (C)縮性限度試驗流程圖： (C)縮性限度試驗流程圖

55 (C)縮性限度試驗流程圖

56 (C)縮性限度試驗步驟：

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58 **注意事項 (1)求乾土重宜先晾乾數小時後再送入烘箱烘乾，以避免 土塊碎裂成數塊。 (2)容器體積與乾土體積之求得均以水銀代替法求之，需 注意水銀之使用，平時水銀以玻璃瓶裝妥，勿使其揮 發於空氣中。 (3)水銀瀉地難以回收，注意勿任意瀉出。

59 濕土樣體積V1與重量W1

60 乾土樣放於水銀上

61 以水銀代替法求乾土塊體積

62 求乾土體積V2

63 稱乾土樣重Ws

64 (五)試驗用表及結果整理範例 阿太堡限度試驗實例 例題
液性限度試驗之打擊次數與含水量如下表所示，試繪流性曲線，並求液性限度LL值。塑性限度試驗結果如下表所示，試求塑性指數PI。

65 (A)液性限度試驗

66 (B)塑性限度試驗 塑性限度PL=13.52%

67 【解答】 繪製流性曲線： 流性曲線 液性限度LL=31.11%

68 故知液性限度LL=31.11%，塑性限度PL=13.52%，而塑性指數PI=17.59%。

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72 Test04.xls應用說明:

73 Test04.xls應用說明: =F10*LN(25)+H10 y = -3.2686Ln(x) + 33.107 y= -3.27
22.59 =F10*LN(25)+H10

74 (六)試驗問題

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77 (七)試驗討論問題 1.液性限度儀使用前應如何校正儀器? 何謂土樣相接1.3公分? 又如何得LL?
2.如何用Excel軟體繪出半對數座標之流性曲線? 3.如何用Excel軟體顯示半對數座標流性曲線之公式，並應 用該公式求出打擊25下所相對之含水量(即液性限度值)?

78 敬請指教