子记画三K0状态下低塑性粉土质砂液化行为研究.PDFVIP

行 狀行 精 類 行 年年 行 立 參理李 理 利 年 年 一、前言與研究目的 台灣西部平原有大區域之厚層粉土質細砂，許多重大之交通工程包括高速公 路、高速鐵路與港口與大型營建計畫如六輕、台中火力發電廠等也多構築於此 類砂土層上，而依據 Yamamura and Lade(1997)之研究，粉土質細砂為最常見液 化災害之土壤。 1999 年 921地震時於霧峰及員林及部份抽砂浚填地區産生多處 之液化災害，這些地區地層中含有大量低塑性細粒料之粉土質細砂，與傳統認 知的細粒料含量超過 35％之土層不會産生液化之認知並不相符。 由於混合粗顆粒與細顆粒之土壤其反覆荷重下之行為較純淨砂土為複雜，若 利用乾淨砂之工程參數於粉土質細砂層中可能導致偏差 (Salgado et al. 2000) ； Hoeg et al. (2000)提出證據，指出若要正確的反應粉土質砂土力學行為，必須使 用非擾動試體； Huang et al. (2007) 以重模與以 Laval Sampler取樣之原狀員林砂 試體進行之試驗顯示其液化阻抗、尖峰強度與剪力波速均隨細粒料含量增加而增 加，但非擾動土壤試體其參數隨細料含量降低之程度遠低於重模試體，且原狀試 體存在砂土與粉土戶層之結構；柳志錫 (2004)之研究顯示，台灣西海岸地層之下 陷，其中非常重要之原因是粉土或粉土細砂受地下水下降而導致之壓密，且部分 公共工程結構已受此地層移動之影響發生明顯之下陷而威脅其安全。這些現象之 發生其主要原因大約可以歸納為：台灣粉土細砂受地質背景以及礦物含量之影響 其壓縮性(compressibility)遠高於研究論文中常見均勻級配乾淨石英砂 (uniformly graded clean quartz sand) （Huang et al., 1999 ），台灣粉土細砂因含有雲母(mica)(黃 耀道 2007) ，且顆粒大多成扁平狀而且脆弱，其易碎性（crushability ）也很高， 且砂土與粉土互層常見於西部粉土細砂地層，此層狀結構對靜態與動態工程特性 均有影響。因此如果要有效的解釋台灣粉土細砂之現地或室內試驗結果必須先能 夠掌握這些地質背景及顆粒特性對於其工程性質之影響，並且必須使用非擾動試 體做試驗其結果才有代表性。 本計畫為整合型之子計畫之一，國內其他研究者於細粒料對液化之研究多著 重於與初始液化相關之液化阻抗之研究，於液化後土層之體積應變及殘餘強度著 墨甚少，由於體積應變與水平地盤因液化產生之沈陷量有關，地盤沉陷會使高程 下降，造成排水與及防洪高度不足，或是產生差異沉陷，使得維生管線斷裂或部 分設施功能喪失。而液化後殘餘強度則為分析液化側潰量、液化土層土壤與基礎 反力及液化邊坡穩定之重要參數，亦為工程上進行抗液化設計時必要之參數，有 鑑於此，本計畫之研究主題定位於低塑性粉土質砂土其液化後之體積應變與殘餘 強度。 二、文獻探討 2.1 液化後體積應變 目前液化土層體積應變之研究多以乾淨砂之重模試體進行動態三軸試驗而來， 研究顯示體積應變與初始相對密度 與土壤所受之最大剪應變量相關(Nagase and 1 Ishihara1988) ，其中後者之影響最大，常用之評估法有Tokimatsu and Seed (1987) 根據砂土所受剪應力比與相對密度、體積應變之關係，建立砂土層體積應變與 (N ) 及 CSR 之關係，及 Ishihara and Yoshimine (1992) 以抗液化安全係數、相 1 60 對密度、最大剪應變與液化後體積應變關係，但這些均適用於乾淨砂，對粉土 質砂之液化後體積應變，僅有 Tsu