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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林經堯
論文名稱:酸雨對夯實沉泥質砂剪力強度之影響
指導教授:張固宇
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:河海工程學系
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
中文關鍵詞:酸雨沉泥質砂剪力強度直剪試驗
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本研究之目的為模擬酸雨對夯實沉泥質砂之浸蝕作用。針對夯實土樣分別以不同pH值之人工酸雨浸泡,並分別浸泡一、三、五個月。再進行快剪試驗,得到內摩擦角之變化,以探討酸雨對試體剪力強度造成之影響。接著施做X光繞射試驗與掃瞄式電子顯微鏡觀察,以得到土壤成份組織受酸性溶液侵蝕之變化。
試驗結果顯示:夯實沉泥質砂之ψ角會隨著pH值減少而降低,且隨浸泡時間增加而下降,土樣之pH值亦有類似情形。原因在於浸泡期間,土樣與酸雨發生化學反應,造成土樣pH值下滑,而酸雨中的硫離子則對顆粒產生潤滑效果,讓ψ值降低。浸泡時間愈久,酸雨浸入的量愈多,造成土樣軟化而使土樣易於剪動。
The object of this study is to simulate the properties of silty sand eroded due to acid rain. The test method is by soaking the compacted soils in different pH values of artificial acid rain for 1, 3 and 5 months long, respectively. The variation of ψ values was obtained via direct shear tests to evaluate the influence of acid rain on shear strength of the specimens. In addition, the changes of acid rain on components and framework of soils were conducted by proceeding X-ray diffraction test and using scanning electron microscope.
The results of experiment indicate that the ψ value of compacted silty sand decreases with decreasing of pH level of acid rain and of soaking period. The pH values of the specimens also should similar situations. The reason for the decreasing of pH values of the soils is the chemical reactions between the soils and the acid rain. Furthermore, it was found that the sulfur ions of acid rain tend to lubricate the particles in soils and hence reduce ψ values. Increasing soaking time, the content of acid rain also increases, hence, the specimens were softened and were easily to be sheared .
摘 要 ………………………………………………… Ⅰ
目 錄 ………………………………………………… Ⅲ
表目錄 ..……………………………………………… Ⅶ
圖目錄 ..……………………………………………… Ⅷ
第一章 緒論 ………………………………………… 1
1-1 前言………………………………………………………….. 1
1-2 研究動機與目的…………………………………………….. 2
1-3 研究架構…………………………………………………….. 2
1-4 論文內容…………………………………………………….. 3
第二章 文獻回顧 …………………………………… 9
2-1 酸雨………………………………………………………….. 9
2-1-1 定義…………………………………………………… 9
2-1-2 成因…………………………………………………… 10
2-1-3 危害…………………………………………………… 10
2-1-4 雨水中主要離子種類與貢獻源……………………… 13
2-1-5 台灣目前的酸雨狀況………………………………… 13
2-2 土壤之夯實曲線…………………………………………….. 15
2-3 土壤之剪力強度…………………………………………….. 15
2-3-1 定義…………………………………………………… 15
2-3-2 直剪試驗中剪應力和試體高度與剪動變形之關係… 17
2-3-3 酸性溶液對土壤剪力強度之影響…………………… 18
2-4 酸性溶液對土壤其他工程性質之影響……………..……… 20
2-4-1 一般物理化學性質…………………………………… 20
2-4-2 壓密性質……………………………………………… 21
2-4-3 滲透性質……………………………………………… 21
2-4-4 動力性質……………………………………………… 22
2-5 土壤的微觀結構分析……………………………………….. 23
2-5-1 X光繞射分析原理………..…….…………………… 23
2-5-2 電子顯微鏡(SEM)分析原理…..…………………… 23
2-5-3 SEM觀察下土粒間顆粒的關係………..…………… 24
2-5-4 土壤之微觀與巨觀組織系統的關係………..………..26
第三章 試驗方法、土樣及設備………….………… 35
3-1 試驗方法……….……………….………………. 35
3-1-1 夯實試驗………..……………………………………..35
3-1-2 直接剪力試驗………………………………..………..36
3-1-3 pH值量測……………………………….…..………..36
3-1-4 X光繞射分析試驗...………………………..………..36
3-1-5 電子顯微鏡試驗………………..…..………..………..36
3-2 試驗土樣……….……………….………………. 37
3-3 試驗設備……….……………….………………. 37
3-3-1 標準夯實試驗設備……..……………………………..37
3-3-2 直接剪力試驗儀器…………………………………… 37
3-3-3 離子自動滴定儀……………………………………… 38
3-3-4 X光繞射分析儀…...………………………………… 38
3-3-5 掃描式電子顯微鏡…………………………………… 38
3-4 直剪試驗之試體製作……….……………….…….. 39
3-5 試驗步驟……….……………….………………. 40
3-5-1 夯實試驗……………………………………………… 40
3-5-2 直接剪力試驗………………………………………… 41
3-5-3 pH值試驗……………………………………….…… 42
3-5-4 X光繞射試驗……...………………………………… 42
3-5-5 電子顯微鏡試驗……………………………………… 43
第四章 試驗結果與分析…………….…….………… 52
4-1 夯實試驗結果……………………………………………….. 52
4-2 土壤與酸雨pH量測結果分析……………………………… 52
4-2-1 土樣pH值之變化情形…….…………………….…… 53
4-2-2 人工酸雨之pH值變化情形….………………….…… 53
4-3 直接剪力試驗結果分析…….…………………….………… 54
4-3-1 不同pH值浸液對土壤剪力強度的影響……….….… 54
4-3-2 不同浸泡時間對土壤剪力強度的影響…………....…55
4-3-3 內摩擦角關係圖……………………………..….….…55
4-4 土樣微觀試驗結果分析…….…………………….………… 56
4-4-1 X光繞射試驗結果………………..….……………… 56
4-4-2 電子顯微鏡觀察結果………………………..….….…57
4-5 結果討論………….…………………..……………………...57
第五章 結論與建議………………………………….. 83
5-1 結論………………………………………………………….. 83
5-2 建議………………………………………………………….. 83
參考文獻……………………………………………… 85
附 錄………………………………………………….. 89
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