卵砾石层透水系数与抽水泄降半径之研究-朝阳科技大学机构典藏系统.PDF

卵礫石層透水係數與抽水洩降半徑之研究 1 2 3 張子修 賴俊仁 吳添福 1 朝陽科技大學 營建工程系 教授 2 朝陽科技大學 營建工程系 助理教授 3 朝陽科技大學 營建工程系 研究生 台中盆地之地質屬卵礫石含水層，地下水位一 般在地表面下十公尺以內，此卵礫石層之 滲透性高、滲流量大。也因此在基礎開挖之前 ，常常需先量測地下水位，進而設置深井，抽 取地下水以降低其水位，以利後續擋土工程之 進行。因此，抽排水工程便成為台中都會區內 基礎開挖工程中不可或缺的一環。本文即針對卵礫石層之透水性質及抽水洩降影響範圍進行 研究，探討在不同密度及土壤顆粒組成下，卵礫石層之透水性質和深井抽水所造成之洩降半 徑 (R) 。 鑑於現地抽水試驗所費不貲而非本計劃所能負擔，故本研究乃設計一大型抽水試驗槽 (長、寬、高分別為1.7m 、1.7m及 1.0m) ，以進行室內模擬抽水試驗。試驗土樣採取不同之顆粒 組成，依序將通過#4篩以下之細料含量由 20% 、30% 、50%增至 70% ，以探討細粒料對礫石土 整體透水性質的影響。並由抽水試驗結果，了解其與抽水洩降影響半徑 (R的相關性。) 研究結果顯示，在相同之乾密度下，隨著通過 #4篩顆粒百分比的增加，孔隙比 (e)逐漸減 小，而透水係數(k) 亦有變小的趨勢，但當通過#4篩顆粒百分比大於 50%時，透水係數 (k的差) 異變小，而與純 #4篩以下顆粒的透水係數相近。另外，由 四組抽水模擬試驗結果，針對抽水 洩降半徑 (R) ，抽水井半徑(r0) ，水位洩降深度( Δh) ，與透水係數(k間之關係進行迴歸分析，) 得到以下之關係式 : R 0.071 log ∗ ∗ 1.861 (Δh k) r 0 在現地抽水工程之應用，只要預估卵礫石透水係數和所需水位洩降量，即可求取影響半 徑，進而計算抽水量，使一般在估算抽水井所需之抽水機馬力時更有規則可循。 一、前言 1.1研究背景 卵礫石層地質在台灣的分佈廣泛，從高山中的 深谷到海岸邊的平原，幾乎處處可見。在 地形上，卵礫石層常出現在地勢低平處，如河谷、平原、台地和丘陵地。這些地區在人文地 1 理上大多是人口聚集、產業發達之區域。不論是台北盆地、 桃園台地、台中盆地、西南平原， 乃至於東部的花東縱谷，都是台灣的精華區。因此，在我們周遭的居住環境中，卵礫石層可 以說是相當常見的一種地層。 台中都會區位於台灣西部之中心，環境品質優 越，並為台灣省政、經、文化所在，人口 密集，都會區內住宅建設發展相當迅速。近年來，在政府及民問的合力推動下，更有多項大 型的公共工程，如都會區捷運系統、中部地區第二高速公路、東西向快速道路、高速鐵路等， 目前正進行設計或施工中，這些工程建設中或 多或少都會遭遇到卯礫石層地質。因此，卵礫 石層之工程特性便成為一相當重要之研究課題。 1.2研究目的 地層的透水性質對工程的成敗、經費多所影響 。舉凡大樓基礎工程、壩基工程、灌漿工 程及地盤改良工程等，都會因為地層的不同之透水性質而影響其施工方式及工程經費。此外， 地下水位之高低與存在與否，對於基礎開挖之難易，關係更為密切。根據調查顯示，基礎開 挖過程中研發生之災變，約有70%至80%都直接或間接輿地下水有關【陳煌銘， 1985】。因此， 地層透水性質的測定及抽水計劃之妥當與否，往往成為基礎工程施工中開挖之順利與否的重 要關鍵。 台中盆地之地質為卵礫石含水層，地下水位 一般在地表面下十公尺以內，此卵礫石層 之滲透性高、地下