本文主要是運用共振柱法，針對土壤的動態特性作一探討。在本文之中將
原僅能作水平扭轉振動之 Stokoe 型共振柱儀，作適當之修正與改良，使
其能兼具垂直向之縱向振動與水平向之扭轉振動，達到同時求得試體之壓
力波速與剪力波速並進而決定試體土樣之柏松比之目的。本文之主要目的
則在於討論與說明此一新改良之 Stokoe 型垂直／扭轉共振柱儀之正確性
與適用性，並以其對渥太華砂重模試體進行初步試驗，且將試驗結果與前
人學者所作之相同砂土試驗結果作一比較，由比較之試驗結果顯示此一改
良式 Stokoe 型共振柱儀之適用性與正確性皆十分可靠。在土壤動力行為
當中，決定其行為的土壤動力特性，主要有剪力模數、阻尼比、楊氏模數
、柏松比等，而這些土壤動態參數對於分析地層承受震動之行為反應時，
仍扮演著極為重要之角色，除影響分析的準確性外，也影響基礎結構設計
的安全範圍，故實有必要對這些土壤動態特性作深入之探討與了解，共振
柱發展的早期，就已有學者作垂直振動方面的探討，但由於受到儀器上的
限制，其軸向振動與扭轉振動是分開的，直到 1961年 Wilson 及
Dietrick 才 將軸向振動與扭轉振動結合於一共振柱試驗儀中。而在一般
土壤動態特性的相關研究文獻中，由於地震發生時所造成大地土壤的力學
行為，主要是以剪力波傳遞之剪力行為為主，且對於土壤在承受地震之反
覆荷重時，土壤材料具有損耗震動能量之行為較為關心，是故以往對於土
壤動態特性的探討，均以剪力模數及阻尼比為主，而對於軸向振動方式的
文獻並不多見。 Novak 及Kim （1981）曾將 Drnevich 型共振柱加以修
改，使其能兼具軸 向振動與水平扭轉振動，其試驗結果顯示應變範圍可
由 0.002%∼0.1%，且土壤扭轉振動頻率在 10∼60 Hz，而土壤軸向共振
頻率則在 100∼350Hz，但此數值仍視圍壓及土壤種類而定。然而可見軸
向振動之共振頻率高於扭轉振動之共振 頻率數倍。在本研究中，所採用
之垂直／扭轉共振柱儀，主要是在 Stokoe 型之扭轉共振柱儀之驅動板上
，另外附加一垂直向磁塊與驅動線圈及一垂直加速計，使能產生垂直向之
振動並監測垂直運動情形，以便探討其動力特性。而在試驗時，則以 Ni
（1992）所發展之自動化程式，作系統控制，並予以修改，使其也能 適
用於垂直振動試驗之控制監測。
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