臺灣博碩士論文加值系統

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

1.方屏生，「雨港雨水 越來越酸」，聯合報，2002/01/27。
2.周霆，「垃圾掩埋場不同密度之覆襯土層滲透性及力學行為之研究」，碩士論文，國立成功大學土木工程研究所，台南（1992）。
3.洪如江，「土壤力學試驗」，科技圖書公司（1972）。
4.洪清琳，「斷層泥力學性質與微組構觀察之研究」，碩士論文，國立中央大學應用地質研究所，中壢（1996）。
5.徐英修，「有機酸對夯實粘土滲透係數的影響」，碩士論文，國立台灣大學環境工程學研究所，台北（1996）。
6.婁小容，「台北市酸雨成因之初步探討」，碩士論文，國立台灣大學環境工程學研究所，台北（1984）。
7.張天祥和陳俶季，「粘土襯砌層滲透性受化學侵襲之影響及其穩固化研究」，中國土木水利工程學刊，第九卷，第一期，第29∼37頁（1997）。
8.張修武，「去年 台北有八個月下酸雨」，聯合新聞網，2002/01/09。
9.張啟文、林炳森和余一寰，「垃圾滲出水對夯實粘土剪力強度之影響」，第六屆大地工程學術研究討論會，第1201∼1210頁（1995）。
10.許澤善，「土壤力學試驗」，高立圖書公司，第110頁（1996）。
11.郭運昌，「北台灣酸雨特性與硫酸鹽長程傳輸貢獻推估之研究」，碩
士論文，國立中央大學環境工程研究所，中壢（1997）。
12.陳郁良，「台北都會地區酸雨形成機制及採樣方法比較之研究」，碩士論文，國立台灣大學環境工程學研究所，台北（1995）。
13.陳淨修，「酸雨形成機制及模式之研究」，博士論文，國立中央大學大氣物理研究所，中壢（1993）。
14.傅彥翔，「酸性溶液對砂土動力強度之影響」，碩士論文，國立台灣海洋大學河海工程研究所，基隆（2001）。
15.彭根隆，「紅土飽和膨脹與壓縮特性之研究」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢（1985）。
16.黃效禹，「部分有機流體對壓密高嶺土及斑脫土剪力強度及壓密之影響」，碩士論文，國立台灣大學農業工程學研究所，台北（1991）。
17.溫子衡，「不同酸鹼性孔隙介質對砂性土壤動力特性影響之研究」，碩士論文，國立台灣海洋大學河海工程研究所，基隆（1998）。
18.賴仲智，「黏土的一般指數與其受純有機流體污染後各項物理性質之關係」，碩士論文，國立台灣大學農業工程學研究所，台北（1992）。
19.顏春蘭，「北桃沿海區酸雨的研究與分析法之探討」，碩士論文，私立中原大學化學研究所，中壢（1984）。
20.Bolt, G.H., "Physico-Chemical Analysis of the Compressibility of Pure Clays", Geotechnique 6. No.2, pp.86-93 (1956).
21.Braja M. Das, " Principles of geotechnical engineering", fourth edition (1997).
22.Collins, K. and McGown, A., "The Form and Function of Microfabric Features in a Variety of Natural Soils ", Geotechnique, 24(2), 223~254 (1974).
23.Das, B.M., "Principles of Geotechnical Engineering", 2nd Edition, Boston, PWS-KENT Publishing Company, 665pp (1990).
24.Day, S. R. and Daniel, D. E., "Hydraulic Conductivity of Two Prototype Clay Liners," J. Geotech. Engrg., ASCE, Vol.111, No. 8, pp.957-970 (1985).
25.Dunn, R.J. and J.K. Mitchell, "Fluid Conductivity Testing of Fine-Grained Soils," Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 110, No. 11, pp. 1648-1665 (1984).
26.Foreman, D.E. and Daniel, D.E., "Permeation of Compacted Clay with Organic Chemicals", Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, vol. 112, NO. 7, PP.669-681 (1986).
27.Holtz, R. D. and Kovacs, W. D., "An Introduction to Geotechnical Engineering ", (1981).
28.Lambe, T.W., “A Mechanistic Picture of Shear Strength in Clay”, Conf. Shear Strength Soils Colorado, pp.503-532 (1960).
29.Longhurst, J.W.S., Raper, D.W., Lee, D.S., Heath, B.A., Conlan, B. and King, H.J., "Acid Precipitation: A Select Review 1852-1990. 2.Effects on Materials and Health; Abatement Strategies and Programmes", Fuel, Vol.72, No. 10, pp.1363 — 1380 (1993).
30.Masahi Kamon, Changyun Ying and Takeshi Katsumi, "Effect of Acid Rain on Physico-Chemical and Engineering Properties of Soils", Soils and Foundations, Vol. 37 No. 4, pp. 23-32 (1997).
31.Moore, C.A. and Mitchell, J.K., "Electromagnetic Forces and Soil Strength", Geotechnigue 24,No.4, pp.627-640 (1974).
32.Noyem Johnson, ”Acid Rain : Neutralization Within the Hubbard Brook Ecosystem and Regional Implication”, Science, 204, 4 May, 497-499 (1979).
33.Seinfeld, J.H., “Atmospheric Chemistry and Physics of Air Pollution”, Willey-Interscience (1986).
34.Sridharan, A. and Venkatappa Rao, G.., "Shear Strength Behavior of Saturated Clays and the Role of the Effective Stress Concept", Geotechnique 29, NO. 2, PP177-193 (1979).
35.Storey, John M.E. and Peirce, J.J., "Influence of Changes in Methanol Concentration on Clay Particle Interactions", Can. Geotech. J. Vol. 26, pp.57-63 (1989).
36.Uppot, J.O. and R.W. Stephenson, "Permeability of Clays under Organic Permeants," Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 115, No. 1, pp. 115-131 (1989).
37.Vance, G. F. and David, M. B. "Spodosol cation release and bufferine of acidic inputs," Soil Sci., Vol. 151, No. 5, pp. 362-368 (1991).