路基土层性质之简易调查法动态圆锥贯入仪中华大学.doc

路基土層性質之簡易調查法-動態圓錐貫入儀 楊朝平* 鄭郁志** 摘 要 本研究導入簡易且低價位之動態圓錐貫入儀( Dynamic Cone Penetrometer, DCP )，調查路基土層之種類、厚度、單位重、加州承載比、彈性模數等工程性質。於實驗室，對級配料(Specified blend)、A-1-b試樣、A-2-4試樣及A-6試樣施行DCP試驗，由其貫入曲線計算平均貫入比（Average Penetration Ratio ），觀察四種試樣於不同鬆密狀態下之值域，迴歸其單位重與關係，續依文獻所提之經驗式由估算、。於現地試驗，比照路基夯實填築三試驗區，對其施行工地密度及DCP試驗，藉以驗證之。發現，試體鬆密程度對DCP貫入曲線性質的影響性，於級配料、A-1-b試樣、A-2-4試樣較顯著；由DCP貫入曲線之轉折點可明顯區分出路基土層分界；所估算之值、值在合理範圍內。使用DCP調查路基土層之工程性質，可使路基工程之設計、施工、管理，更達經濟化、合理化之效。 *中華大學土木工程系所副教授 **交通部公路總局西濱北工處，中華大學碩士 壹、前言 臺灣之公路具不同時期興建、土料多樣、料源品質難控制、廠商良宥不齊等特性，故公路總局規定於公路之修復、養護上，需調查路基土層狀況；其調查約以100為單位區段，若損壞情況在長區段內相似者可改為500~1000 [1]。路基土層工程性質之調查至為重要，表示路基承載力的參數為加州承載比、彈性模數等，且依路基之及來設計面層厚度，已蔚為主流[2]。一般，為求得路基之需施行現地加州載重比試驗；而為求路基之值，需施行土壤動態三軸試驗；惟此兩種試驗之設備費用高昂，且需常態性檢定其感應器致不易管理。此外，因公路里程長，若依規定於各單位區段開挖調查土層性質，並施行現地加州載重比試驗、落鎚式撓度試驗，不但需龐大的人力、物力、經費且費時，故有必要導入較經濟、簡易、省時且可靠之調查法。 本研究試使用易攜帶、易操作，且低價位的動態圓錐貫入儀(DCP )，調查路基土層諸性質。選用級配料、A-1-b試樣、A-2-4試樣及A-6試樣，以自製大型鋼模，各夯製成五種不同單位重之試體，對各試體施行DCP試驗求其平均貫入比；綜合觀察表現路基土壤軟硬程度之於不同土類、不同單位重試體之值域特性。接著，根據文獻所建議之經驗式，由估算各試體之及。最後，至現地填築三區試驗路基，對其施行工地密度及DCP試驗後，藉實驗室之試驗結果，以達估算其、之效。於本文，茲對本研究之試驗方法及所得結果說明之。 貳、試樣與試體製作 2.1 試樣 所使用之級配料為公路工程路基填方施工規範所訂之特定料[3]；而A-1-b試樣、A-2-4試樣、A-6試樣，為公路總局東西向快速公路北區工程處觀音大溪線之路基材。茲依ASTM D-854規範求試樣之比重，依ASTM D-4318規範求試樣之稠度，而依ASTM D-4254規範求試樣之相對密度，依篩分析法（ASTM D-452, D-422）求試樣之粒徑分佈。表1為諸試樣之物裡性質一覽；圖1為各試樣之粒徑分佈，而圖中之砂（Sand）為標準砂，吾人可藉此比較四種試樣之粒徑分佈特性。 茲說明四種試樣之物裡性質如下： 僅A-2-4試樣、A-6試樣之細料具稠度，其液性限度於A-2-4試樣為26%、於A-6試樣為33%；另其塑性限度於A-2-4試樣為17%、於A-6試樣為19%。 最大乾單位重，於級配料為21.01、於A-1-b試樣為18.54、於A-2-4試樣為17.80。 最小乾單位重，於級配料為13.89、於A-1-b試樣為13.77、於A-2-4試樣為12.84。 級配料之粒徑分佈範圍廣、級配良，屬A-1-b土類，粒徑大於4.75之粗料含量為65.47%。 A-1-b試樣之粒徑分佈範圍雖廣，但為越級配，粗料含量53.80%。 A-2-4試樣之粒徑分佈範圍廣、級配良，粗料含量42.58%。 A-6試樣之粒徑為0.075~10.0，粗料僅含6.0%、細料佔94.0%（其中粉粘土約含71%），為低塑性粘土。 2.2 試體製作 為符合一般路基厚約50及試體直徑為6倍顆粒最大徑之需求，特訂製直徑305、高493之夯實大型鋼模，其含固定底鈑、鋼模及延伸環（高210）。將由現地取回之試樣（含水量約2%~3%），分十層置入鋼模組內，每層以手動鎚（鎚重0.44、落距45.72）夯實之，改變每層之打擊數(32、64、96、128、160)，以夯製五種單位重之試體。 參、試驗方法 3.1 實驗室DCP試驗 見圖2，DCP整組儀器含把手、落錘(8、落距575)、圓盤、錐頭（錐底直徑20、錐角60）、鋁製直尺（精度1），其總貫入最大深度可達1,252。DCP係利用其落錘傳遞貫入力量於錐頭使之深入土壤中之儀器，吾人計算（貫入深度~累積打擊次數