¶ 公路邊坡工程設計規範－第三章 地工材料試驗與參數評估 C3.1 說明
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C-14第三章 地工材料試驗與參數評估C3.1 說明材料試驗的目的是經由選擇適當的試驗方法和試驗項目，並藉試驗結果所得的量測值，直接或以理論式、經驗式間接換算得到相關大地工程參數的推估值，經評估試驗所得的參數是否具有代表性、能否反映現地地層環境下大地工程材料的工程特性後，自試驗推求得到的推估值中，決定大地工程參數特徵值，提供邊坡穩定分析及相關地工設施的安全性與可靠度評估所用。因此，材料試驗項目的選擇、試驗方法，以及所得參數的評估相當重要。
取樣、處理、搬運及儲存試體的方法影響其的擾動程度。現地土壤材料的取樣方法可依據取樣過程對試體的擾動程度，概分為三類，取出的試體品質分別對應不擾動、擾動及重模試體；試體品質亦可依據其擾動程度以及所能揭露的現地材料特質資訊，分為不同的等級。為獲得可信的地工材料參數，應自試驗規劃及取樣階段，依據試驗對試體品質的要求，自適當的取樣方法中選取合適者執行，試驗結果之評估亦應考量試體品質所能揭示的地工材料特性。
本章說明材料試驗規劃時應依循的原則以及邊坡工程常用的各種現地或室內試驗方法及注意事項，並介紹自各該試驗能推定的大地工程參數推估值。
C3.2 現地取樣前首先應決定地工材料試體的品質要求(如擾動、不擾動或重模土樣)，並考慮地層性質及欲自試驗中瞭解的材料特性，以選擇合宜的取樣方法。
規劃取樣時應注意現地材料的特徵，如不連續面的空間分佈、夾泥等特性；一個完整試體未必能夠代表岩土的整體行為特性。在選擇取樣方式時，應先決定欲自材料試驗中瞭解的是地層的岩土整體特性(連續取樣)，或者只是完整試體的材料特性(間隔取樣)。
一、 現地取樣方法試驗試體的取得方式可分為鑽孔取樣或開挖取樣。取樣的項目及數量應能獲得必要大地工程設計參數之需求。
1. 鑽孔取樣：取樣方法的選擇必須考慮後續室內試驗所需的試體品質要求、尺寸、欲採集試體位處的地層與深度、以及鑽孔過程可得到的其
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C-15它大地工程資訊，選取適合的方法及設備進行取樣。
2. 開挖取樣：自開挖明坑、試坑、地下導坑、豎井的開挖面取得岩土試體。
試體應採容器儲放，並於容器適當位置用標籤清楚標明取樣有關資料，例如：(a)合約名稱、(b)場地名稱或代號、(c)孔號、孔位及鑽孔角度、(d)試體編號、
(e)取樣日期、(f)試體的簡單描述、(g)試體頂部及底部於地面下的深度、(h)試體取樣的位置及方向。
儲放不擾動試體之容器應能防漏氣、防水，試體上下兩端須與容器兩端修齊，容器壁應用布擦淨、擦乾，試體可用剛熔的臘薄封數層、鋁箔紙或O 型密封圈密封。試體與封蓋間的空間應用鋸末、砂或其它適合的材料填塞，封蓋可用防水膠帶或封臘密封。供室內試驗使用的取樣試體應儘快小心運送，搬運與儲存過程應盡量避免試體性質受震動及氣候影響而改變。
二、 土壤試體須包含取樣來源地層中主要礦物成分，且不應混雜來自其他地層中的材料或取樣過程留下的添加物，並能滿足欲施作試驗的試體品質最低要求。
不擾動試體在取樣、處理與儲存過程中含水量和孔隙率只容許零至微量擾動，試體的含水量與孔隙率與現地土壤相近，土壤所含的化學組成物性質與比例未發生改變。但在特定的意外狀況下，如地層的改變或變異，仍可能導致試體品質不如預期。
擾動試體中土壤所含的化學組成物性質、比例未發生改變，仍能自試驗結果得知自然含水量、大致辨別不同土壤層的排列、走向與組成物，但土壤試體的結構已因擾動改變。但在特定的意外狀況下，可能導致取得的試體品質不如預期。
因取樣、處理與儲存過程嚴重擾動，試體中土壤結構已完全改變，以致不同於現地，試體品質接近重模狀態。不同土層或組成物已無法識別，且試體的含水量已無法代表現地的自然含水量。
由現地土壤性質和取得的試體等級擾動程度，可進行不同試驗。例如，擾動試體一般不會對土壤顆粒造成影響，故粒徑分佈試驗可採用擾動試體進行，但試體擾動可能改變土壤排列結構及含水量，故應特別注意選用試體之擾動狀況。
三、 岩石試體岩體中不連續面和填充材料的特性經常主控岩體材料強度或變形行為，在岩石取樣過程中，這些岩體中構造弱帶及其填充材料必須被謹慎詳實的記載及
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C-16取樣。
不擾動岩石試體的岩石結構在取樣和處理過程幾無擾動，可自試驗直接推定現地岩體或岩石材料強度與變形特性、含水量、密度、滲透性。岩體中的組成物質未發生改變。
擾動岩石試體的岩石結構已經被擾動，岩體的整體強度、變形行為、含水量、密度、孔隙率及滲透性已經發生改變，但仍能取得包含現地岩體中所有的組成物質並保留各組成物的原始比例的試體。試體中的岩塊仍保有與現地岩塊(非完整岩體)相同的強度與變形行為、含水量、密度與孔隙率，同時可識別出岩體中不連續面的大致排列方式。
因取樣、處理與儲存過程嚴重擾動，造成試體中岩體結構與不連續面的性質已不同於現地，此類試體中岩石材料已經被擊碎，組成物可能發生改變，僅能從中得知岩石種類。
四、 試體取樣規劃規劃土壤及岩石試體取樣程序時，首先基於大地工程調查的目的、現地地質狀況、大地工程設施或設計工法的複雜度，研擬欲進行的試驗項目和數量，進而決定試驗所需的試體品質要求與試體數量。依照試體必須具備的現地特性，決定適當的試體品質等級，並綜合考量預期的現地土壤、岩石類型和地下水條件，自合適的地工材料試體取樣方法類別中選取。
規劃鑽探取樣時，可依照取樣樣本的位置和特性，採用兩種不同的策略。
第一種是取得完整連續的試樣，鑽探時於鑽孔底部使用鑽掘器材或特定的取樣器取樣。另一種策略是只取得鑽孔中特定深度的試體，如薄管取樣及標準貫入試驗(SPT)。
取樣規劃時，鑽探或挖掘方法的選擇及採用的取樣設備，應符合相關規範規定的取樣方法類別要求。
取樣時，應考慮取樣樣本之代表性。在非均質地層或必須詳細調查現地地層狀況之處，鑽孔取樣時可採用連續取樣或增加取樣數量。
取樣過程除了機械性擾動和試體取出後的應力釋放外，取樣的土壤類型亦影響試體擾動程度。敏感性高的土壤容易被擾動，須特別注意取樣造成的試體擾動；敏感性低的土壤(如硬粘土)，或可選用限制較少的取樣方法取得不擾動試體。不同工程問題需要土壤參數的精確度並不相同，在規劃取樣程序時，應納入充分考量前述各因素，使取得的土壤試體擾動程度滿足一致性，以及試體品質可接受之需求。
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C-17C3.3 現地試驗可避免取樣時對土壤或岩石造成之擾動，為取得土壤或岩石工程性質之可靠方法之一，惟所測得之參數受試驗時的現地環境條件影響，應用於推求大地工程參數時應考量此項限制。
現地試驗規劃時，應依據地質條件以及地工設施的設計方法和施工所需，決定適合的試驗項目、施作位置及數量。進行現地試驗應注意下列事項：
1. 現地試驗應參照最新國家標準相關規範辦理，無相關規範者，應採公認之試驗方法或規範為之。無適當方法或規範者，其試驗方法應經專業人員認可。
2. 現地試驗應依工址既有地盤資料、設計需求及施工方法，訂定試驗計畫，包括試驗目的、依循規範、試驗方法、施作位置、數量、試驗設備、流程，資料擷取、
結果分析及參數評估等。
3. 現地試驗之儀器設備均需經國家認證之試驗機構或學術單位校核簽證，校核結果與其時效須經查驗。
4. 試驗結果之合理性應加以評估。依據現地試驗結果計讀或推導地工參數時，應考慮試驗時現地環境條件之影響。若前後期調查結果不相符、或與對工址原有認知不符合時，應考慮進行補充試驗或變更試驗項目，評估試驗結果時亦可參考取樣時的鑽探紀錄。
5. 地層的結構或材料組成若具有異向性，進行現地試驗時應一併考慮。
6. 處理試驗結果時，若使用理論式、經驗式或圖表推定相關大地工程參數或係數，應考慮該轉換公式在個案中的適用性及參數的使用範圍。推定參數時，應依循各試驗規範或相關研究報告所規定的轉換公式，並考量轉換公式是否適用於試驗時的現地地層或環境條件，並確認所推定的參數是否與其他方法所得資料相符。
現地試驗報告內容應包括試驗規劃描述、試驗規範、儀器設備、試驗過程、試驗結果、結果分析、評估方法及評估結果。
土壤的變形特性常採變形模數、垂直地盤反力係數、水平地盤反力係數等參數描述，常見的現地試驗包括孔內載重試驗、平鈑載重試驗、現場載重試驗；強度特性常採視凝聚力、視摩擦角、黏土不排水剪力強度、尖端阻抗或摩擦阻抗、標準貫入試驗(SPT) N 值等參數描述，常見的現地試驗包括現地直接剪力試驗、現地十字片剪試驗、圓錐貫入試驗、標準貫入試驗；透水特性常採水力傳導係數描述，常見的現地試驗包括孔內透水試驗、變(定)水頭透水試驗、現地抽水試驗等。
岩石的變形特性常採地盤反力模數、彈性模數、包生比等參數描述，常見的現
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C-18地試驗包括岩盤孔內變形試驗、套鑽法、孔底法等；強度特性常採視凝聚力、視摩擦角、弱面剪力強度及殘餘強度等參數描述，常見的現地試驗包括現地直剪試驗、
現地弱面直剪試驗；透水特性常採水力傳導係數描述，常見的現地試驗包括岩層滲漏試驗、封塞水力試驗、孔內流速試驗。
此外，水位觀測井、水壓計常用於觀測地下水位或孔隙水壓，砂錐法及夯實試驗常用於推求現地相對密度或夯實度，孔內攝影掃描常用於調查地表下之弱面分佈及位態。
C3.4 室內試驗進行室內試驗時，需特別注意下列事項，以免影響室內試驗之結果。
1. 室內試驗項目與數量須依據各階段調查、工程需要以及地盤特性訂定。
2. 室內試驗使用之儀器設備應經國家檢校單位校核簽證，校核結果與其時效須經查驗。
3. 現地採取之試體及薄管送達實驗室後，應先核對隨送之紀錄表無誤後，方予收藏。試體及薄管應收於專用之儲藏設施中，並妥善管理，以免試體遺失或受到擾動。試驗前所有試體均應再行檢視，確定其品質，不符品質要求者應予捨棄。
4. 室內試驗應參照最新國家標準相關規範辦理。國家標準無相關規範者，得採國際規範或公認之試驗規範或方法替代；無適當之規範者，應採用經專業人員認可之試驗方法。
5. 試驗結果之合理性須加以評估，不合理者應予廢棄，並補作試驗。為免試驗結果偏差，同一試驗之試驗數量應多於1 組。
室內試驗報告應包含前言、取樣方法、試體品質、試驗規範及試驗結果等章節。
試驗原始紀錄應予以存檔，以備查考。
一、 土壤試驗物理性質試驗主要用於土壤或岩石的分類，將性質相似的土壤，劃分為同一類別，所需試驗包括含水量、液塑性限度、比重、粒徑分析等測定。常見的土壤物理性質試驗包含含水量試驗、阿太堡限度試驗－液性限度(LL)及塑性限度(PL)、比重及粒徑分布。
土壤及地下水的不同化學性質可能對工程設施、土壤強度及進行土壤改良時造成不同影響，可測定其有機質、氯鹽、硫酸鹽、及氯化物含量以及pH
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C-19值大小，提供設計參數之參考。
土壤之強度特性可由視凝聚力及視摩擦角等參數描述，常透過土壤直接剪力試驗、土壤三軸壓縮試驗、土壤單軸(無圍)壓縮試驗求得；壓縮性與變形特性可由壓縮指數、回脹指數、壓縮係數、體積壓縮係數及壓密係數等參數描述，常透過單向度壓密試驗以及三軸壓縮試驗，以直接或間接方式求得。
土壤的透水特性常用水力傳導係數描述，常依據其滲透性高低，分別採用定水頭試驗及變水頭試驗測定。
現地場址若有土壤夯實之需要，則需先於實驗室內對於欲夯實之土壤進行夯實試驗，其目的在於求得土壤含水量與夯實後乾密度之關係；此外，夯夯實試驗，其目的在於求得土壤含水量與夯實後乾密度之關係；此外，夯實完畢之試體亦可採用加州貫入比等試驗，量測其強度隨含水量之變化。
二、 岩石試驗岩石的一般物理性質常以其單位重、含水量、比重、孔隙率及吸水率等參數描述。
岩石浸水後若因吸水而產生體積變化，則需進行吸水膨脹試驗，膨脹性試驗分為以下兩種：(1)在體積不變的狀況下量測回脹壓力(單向度回脹壓力)，
(2)在自由回脹的狀況下量測回脹應變(含單向度及三向度回脹應變)。此兩種試驗分別稱作單向度回脹壓力試驗及單向度(三向度)回脹應變試驗。回脹壓力與回脹應變均為該岩石之膨脹性指標。
岩石在不同濕度、溫度之環境下，會有不同程度的風化及崩解現象，常透過消散耐久性試驗測定其消散耐久性指數描述之。
岩石的強度特性可由視凝聚力、視摩擦角、單壓強度、抗張強度等參數表示，常透過點荷重試驗、岩石單軸抗壓強度試驗、岩石三軸壓縮試驗、岩石弱面直剪試驗、巴西人試驗等方法求得。
因岩石與岩體破壞包絡線常非直線，應特別注意莫爾庫倫破壞準則之適用性，此外，岩體強度不易根據室內實驗獲得，通常需根據岩體分類法加以評估。不連續面強度除了利用岩石弱面直剪試驗求取以外，亦經常利用野外調查不連續面特性，並依據不連續面粗糙度、壁面強度以及正向應力推估不連續面破壞準則。
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C-20C3.5 試驗結果的評估與參數的推定C3.5.1 試驗結果的評估室內或現地試驗中取得的大地工程資訊應該再經過評估，以確認其代表性、
合理性及適用性，並收錄於現地調查報告中，調查報告應包含的項目有：
1.
現地調查與室內試驗調查的結果；
2.
試驗過程的檢討與建議；
3.
根據調查結果對現地地層簡化分層的敘述；
4.
各簡化地層一般物理性質、力學性質以及變形行為的說明；
5.
對邊坡內不規則地層變化或特殊地質狀況如不連續面等性質加強說明；
6.
評估地下水位變化、地層種類、取樣方法、試體的儲存、運送和處理過程對試驗結果的影響以及校正結果；
7.
根據試驗結果，重新檢視內業預判結果和現地調查時之異同，並檢視對於地層細部狀況所做的假設。
應儘可能包含的項目包括：
1.
以圖表綜合說明根據工址調查結果之現地地層剖面，說明相關地層的分布與邊界以及地下水位；
2.
由試驗結果推定的地工材料之大地工程參數，並檢討其代表性、合理性與適用性。
評估試驗結果，推定大地工程參數與撰寫現地調查報告時，應注意現地地層中是否存在弱帶(及相對應的試驗值)，否則在推定大地工程參數時可能會忽略地質弱帶的存在和潛在危害。此外，大地工程參數的變異度可能造成工址設計條件的顯著差異。依據試驗結果推定大地工程參數時，應注意相同地層中經由不同試驗項目結果推定的參數是否相符，若有差異則應記錄並進行進一步討論。
推定不同地層面的交界或地下水位時，應依據地質學原理進行評估，若調查點位夠密集且地層空間變化不致過於劇烈，則可使用地質統計學內插方法，但應同時記錄所使用的內插方法以及適用的證明。
地下水量測結果的評估需考慮工址的地質條件與大地工程條件、單一測量結果的準確度、孔隙水壓長時間的變動、觀測期長短及觀測季節與工址的自然氣候條件。評估項目應包含觀測到的地下水位、孔隙水壓的最高值及最低值，並記載
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C-21該值發生的時間。若有需要使用工址附近於極端氣候下的地下水位上下限，則可由正常狀況下地下水位測量結果推估而得，若推估值缺乏資料佐證，應小心使用。
C3.5.2 大地工程參數推估值的建立有關大地工程參數推估值的建立，可參考本規範第二章相關說明。