電滲透化學灌漿工法改良軟弱黏土夾層砂之研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	羅偉文 Wei-Wen Lo
論文名稱：	電滲透化學灌漿工法改良軟弱黏土夾層砂之研究 A Study of Electro－Osmotic Chemical Treatment on Soft Clay with Interbedded Sand Seams
指導教授：	歐章煜 Chang-Yu Ou
口試委員:	黃炳照 Bing-Joe Hwang 鄭銘堯 Ming-Yao Cheng 簡紹琦 Shau-Chi Jian
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 營建工程系 Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年：	2010
畢業學年度：	98
語文別：	中文
論文頁數：	203
中文關鍵詞：	電滲透化學灌漿、軟弱黏土夾層砂
外文關鍵詞：	Electro－Osmotic Chemical Treatment, Soft Clay with Interbedded Sand Seams
相關次數：	點閱：147 下載：7
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電滲透化學灌漿為一種針對黏土的地盤改良工法，利用對土壤通電並且注入化學藥液產生電滲透化學硬化作用改良其剪力強度。早期研究指出，電滲透化學灌漿工法應用於軟弱黏土層中含有透水層之土體情況改良其剪力強度，改良結果失敗。原因在於所灌入之化學藥液經由透水層逸流損失，致使黏土層無法與化學藥液產生電滲透化學硬化作用。有鑑於此，本研究利用自行設計之室內電滲透化學灌漿試驗儀器，採用氯化鈣與水玻璃溶液，針對砂、黏土互層土壤並且模擬現地情況進行一系列試驗，尋找灌漿方法將砂土層透水係數降低，使黏土層不因化學藥液由砂土層逸流而改良失敗。研究結果顯示：執行電滲透化學灌漿前先將水玻璃溶液注入砂土層中，爾後灌入氯化鈣溶液並且通電，此方法有效將砂土層之透水係數降低10-1 ~ 10-3 mm/sec，黏土層強度最大增加20倍以上；若氯化鈣溶液灌漿時間達到後灌入水玻璃溶液，砂土層之透水係數降低10-3 ~ 10-4 mm/sec，黏土層強度最大亦增加20倍以上。

The electro-osmotic chemical treatment is a ground improvement method for clayey soil, which injects chemical solutions and electricity to the soil in order to increasing soil shear strength. Previous studies show that the ECT method applied to clayey soil shear strength with interbedded sand seams was unsatisfactory. The reason is that the injected chemical solution may flow out from the sand seam instead of clayey soil. The objective of this study is to find an appropriate method which is able to substantially reduce the coefficient of permeability of sand seams, and therefore causing the chemical solution not flowing out through the sand seam. A series of laboratory ECT tests were performed using the newly designed cell. The calcium chloride and sodium silicate are used as chemical solutions for the clayey soil interbedded with sand. Results show that injecting the sodium silicate solution to the sand seam by pressure before performing the electro osmosis process and following injecting the calcium chloride solution by the electro-osmotic process will lower the permeability coefficient of sand layer to 10-1 ~ 10-3 mm/sec. The shear strength of clay was increased up to 20 times the original strength. If the sodium silicate solution was injected after injection of calcium chloride solution during electro osmosis process, the coefficient of permeability for the sand seam was further reduced to 10-3~10-4 mm/sec and the shear strength of clay was increased up to 20 times the original strength.

中文摘要	I
英文摘要	II
誌    謝	IV
目錄	VI
表目錄	XI
圖目錄	XII
第一章 緒論	1
1 研究動機與目的	1
2 研究方法	2
3 論文內容	2
第二章 文獻回顧	3
1 前言	3
2 化學灌漿之灌漿材與應用	3
2.1 氯化鈣	4
2.1.1 性質	4
2.1.2 製造方式與應用	4
2.2 水玻璃	5
2.2.1 性質	5
2.2.2 製造方式與應用	6
2.2.3 JIS 3號水玻璃性質及CNS水玻璃規格	7
2.2.4 水玻璃膠凝原因及加促凝劑之反應過程	9
3 氯化鈣添加水玻璃之化學反應與生成物	11
4 C-S-H膠體與卜作嵐反應	11
5 電滲透化學灌漿	14
5.1 電雙層理論	14
5.2 電力滲透現象	14
5.3 電力滲透理論	15
5.3.1 電力滲透流量理論	15
5.3.2 電力滲透壓密理論	17
5.4 電滲透化學反應	18
6 電滲透化學灌漿工法之發展歷史及相關研究	19
6.1 電滲透化學灌漿工法之發展歷史	19
6.2 電滲透化學灌漿工法相關研究	20
7 電滲透化學灌漿現行存在之問題與未來研究目標	22
第三章 室內試驗計劃、儀器設備及試驗方法	24
1 第一類試驗	25
1.1 第一類試驗之試驗儀器主體設備	25
1.2 第一類試驗之試驗內容	29
1.3 第一類試驗之試驗程序	31
2 第二類試驗	34
2.1 第二類試驗之試驗儀器主體設備	34
2.2 第二類試驗之試驗內容	46
2.3.1 系列一試驗之試驗內容	46
2.3.2 系列二試驗之試驗內容	48
2.3 第二類試驗之試驗程序	51
3 土樣描述	56
4 加壓設備	60
5 電力系統	60
6 灌漿與集水設備	61
7 即時監測計讀原理與設備	62
8 土壤改良效果評估試驗	68
8.1 夾層砂變水頭試驗	68
8.2 室內圓錐貫入試驗	70
8.3 土壤含水量檢測	74
8.4 土壤pH值量測	75
8.5 感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP-AES)	75
9 試驗相關儀器校正	78
9.1 室內圓錐貫入試驗	79
9.2 電子式水壓計	80
第四章 試驗結果與分析	83
1 試驗土樣之基本物理性質	83
2 第一類試驗各項結果說明	84
2.1 試驗代碼說明	84
2.2 電壓於試驗過程中之變化	84
2.3 電流於試驗過程中之變化	87
2.4 電阻於試驗過程中之變化	88
2.5 灌漿量與排水量於試驗過程中之變化	90
2.6 土壤強度改良結果	92
2.7 試驗完成後土壤含水量之變化	95
2.8 試驗完成後土壤pH值之變化	96
2.9 試驗完成後高嶺土中鈣離子含量之分佈情形	98
2.10 綜合說明	99
3 第二類試驗各項結果說明	101
3.1 系列一試驗代碼說明及結果與分析	101
3.1.1 試驗代碼說明	102
3.1.2 電流於試驗過程中之變化	102
3.1.3 電壓於試驗過程中之變化	105
3.1.4 電阻於試驗過程中之變化	107
3.1.5 灌漿量與排水量於試驗過程中之變化	110
3.1.6 夾層砂透水係數改良結果	113
3.1.7 土壤強度改良結果	113
3.1.8 試驗完成後土壤含水量之變化	119
3.1.9 試驗完成後土壤pH值之變化	121
3.1.10 試驗完成後高嶺土中鈣離子含量之分佈情形
        ……………………………………………..123
3.1.11 綜合說明	125
3.2 系列二試驗代碼說明及結果與分析	126
3.2.1 試驗代碼說明	127
3.2.2 電流於試驗過程中之變化	127
3.2.3 電壓於試驗過程中之變化	131
3.2.4 電阻於試驗過程中之變化	133
3.2.5 灌漿量與排水量於試驗過程中之變化	136
3.2.6 夾層砂透水係數改良結果	139
3.2.7 土壤強度改良結果	143
3.2.8 試驗完成後土壤含水量之變化	147
3.2.9 試驗完成後土壤pH值之變化	149
3.2.10 試驗完成後高嶺土中鈣離子含量之分佈情形
        ……………………………………………..151
3.2.11 綜合說明	153
3.3 系列三試驗代碼說明及結果與分析	154
3.3.1 試驗代碼說明	154
3.3.2 電流於試驗過程中之變化	155
3.3.3 電壓於試驗過程中之變化	158
3.3.4 電阻於試驗過程中之變化	161
3.3.5 灌漿量與排水量於試驗過程中之變化	164
3.3.6 夾層砂透水係數改良結果	169
3.3.7 土壤強度改良結果	173
3.3.8 試驗完成後土壤含水量之變化	178
3.3.9 試驗完成後土壤pH值之變化	180
3.3.10 試驗完成後高嶺土中鈣離子含量之分佈情形
        ……………………………………………..185
3.3.11 綜合說明	187
3.4 系列二與系列三試驗結果比較	188
3.4.1 改良後夾層砂透水係數之比較	189
3.4.2 改良後土壤強度比較	192
第五章 結論與建議	197
1 結論	197
2 建議	199
參考文獻	201

                                

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