研究主要探討地工織物雙向張應變對過濾特性影響並使用不同類型土壤進行試驗，討論織物張應變在不同土壤下的過濾行為，因此參考規範並改良ASTM D5101之坡降比試驗，以三種不織布於未伸張及雙向伸張下，與三種由過濾準則為基礎所設計出之不同類型土壤進行土壤-地工織物過濾試驗。不同種類土壤的GR值，會隨著織物張應變的增加而升高或降低，但大多數在張應變7.5%時會有個明顯轉折，且在轉折後,隨著張應變再增加，GR值會再回到較接近未拉伸時的值。由試驗結果與準則規範比較後得知，規範使用土壤粒徑大小決定織物的阻留及防阻塞能力並不完全，尚須考慮土壤組成及施作方式，才能更為準確的評估織物的阻留及防阻塞的能力。由試驗後殘留土量得知，織布殘留土和張應變並無明顯關聯，但殘留土會隨著使用的不織布越厚而增加，且在S1土壤此情形較明顯，S2次之，但在S3時隨著試驗不織布厚度的增加，殘留土量則較無太大差別。

This study aims to explore the influence of biaxial tensile strain on the filtration characteristics of geotextiles and conducts laboratory tests with soils of different types, so as to discuss the filtration behaviors of the tensile strain of the textile under the condition of soil of different types. Therefore, after having consulted the related standards and modified the GR-test (gradient ratio test) provided in ASTM D5101, this study has conducted Soil –Geotextile Filtration Tests by using three types of nonwoven fabric under the conditions of subjected to no tensile stress and biaxial tensile stresses, together with the soils of three different types particularly designed on the basis of filtration principles.In general the GR value of soils will either increase or decrease with increase in the tensile strain of the geotextile, however in most cases will see an apparent inflection point upon geotextile strain reaching 7.5%, and then GR value will return to that closer to the value under no tensile strain in response to further increase of the tensile strain.Through the comparison between the test results and data in the standards, it is found that it is far from enough to determine the retention and clogging resistence capabilities merely with the soil grain size alone, and it is a must to take into consideration the soil compositions and the operation mode in order to better evaluate the retention and clogging capabilities for higher accuracy.On the results of the residual soil quantity after test, it is found that there is no significant relation between the residual soil on the textile and the tensile stain, however the residual soil quantity increases in relation to the thickness of nonwoven fabric used; furthermore, S1 soil shows the effect more significantly, S2 soil follows, while in the case of S3 soil, the residual soil quantity shows no significant difference in relation to the increase of nonwoven fabric thickness.

章節目錄	

第一章緒論	1
1.1研究動機與目的	1
1.2研究方法	1
1.3內容架構	2
第二章文獻回顧	3
2.1地工織物過濾排水準則	3
2.1.1滲透性準則	3
2.1.2 阻留準則	4
2.1.3 抗阻塞準則	6
2.2地工織物過濾排水之相關研究	7
2.2.1 張應變對織物開孔徑影響之相關研究	7
第三章研究計畫與實驗方法	15
3.1研究計畫	15
3.1.1 試驗規劃	15
3.1.2 試驗項目及流程	15
3.2試驗材料基本性質	17
3.2.1地工織物基本性質	17
3.2.2土壤材料基本性質	20
3.3試驗設備	24
3.3.1地工織物雙向伸張取樣設備	24
3.3.2土壤-地工織物系統過濾試驗設備	26
3.4試驗簡介及試驗方法	31
3.4.1地工織物雙向伸張與取樣	31
3.4.2土壤-地工織物系統過濾試驗步驟	34
3.5試驗結果分析方法	39
3.5.1土層滲透係數之定義	39
3.5.2水力坡降比之計算方法	40
第四章實驗結果分析討論	41
4.1  S1土壤-地工織物過濾試驗結果	41
4.1.1 S1-NW1過濾試驗結果	50
4.1.2 S1-NW2過濾試驗結果	54
4.1.3 S1-NW3過濾試驗結果	58
4.2  S2土壤-地工織物過濾試驗結果	62
4.2.1 S2-NW1過濾試驗結果	71
4.2.2 S2-NW2過濾試驗結果	75
4.2.3 S2-NW3過濾試驗結果	79
4.3	S3土壤-地工織物過濾試驗結果	83
4.3.1 S3-NW1過濾試驗結果	92
4.3.2 S3-NW2過濾試驗結果	96
4.3.3 S3-NW3過濾試驗結果	100
4.3.4  試驗後土壤流失量	104
4.4	綜合討論	109
4.4.1試驗GR值與織物張應變間關係	109
4.4.2準則規範與實驗結果比較	116
第五章結論與建議	119
5.1  結論	119
5.2  建議	120
參考文獻	121



圖目錄

圖 2. 1織物伸張及未伸張之流率變化圖(Fourie and Kuchena ,1995)	9
圖 2. 2 織物有效開孔徑與張應變關係圖(Wu et al., 2008)	10
圖 2. 3 織布開孔徑變化曲線圖(Wu et al., 2008)	11
圖 2. 4 織布I、II透水速率與張應變關係圖(Wu et al., 2008)	12
圖 2. 5 不織布I、II透水速率與張應變關係(Wu et al., 2008)	13
圖 2. 6 不織布開孔徑變化曲線(Wu et al., 2008)	14
圖 3. 1 試驗流程圖	16
圖 3. 1各試驗土壤粒徑分布曲線(細黑線為由準則構成之範圍)	23
圖 3. 2 織物雙向伸張試驗機示意圖(侯政賢，2009)	25
圖 3. 3 織物雙向伸張機作業平台照片(侯政賢，2009)	25
圖 3. 4 ASTM D5101型式坡降比試驗透水儀示意圖(ASTM D5101，1992)	27
圖 3. 5  改良之坡降比試驗整體示意圖(侯政賢，2009)	29
圖 3. 7改良之透水儀配件照片(侯政賢，2009)	30
圖 3. 8 地工織物雙向伸張後試體取樣過程照片	33
圖 3. 9  土壤-地工織物系統過濾試驗流程	38
圖 4. 1  S1-NW1於各雙向張應變下之滲流量	43
圖 4. 2  S1-NW2於各雙向張應變下之滲流量	43
圖 4. 3  S1-NW3於各雙向張應變下之滲流量	44
圖 4. 4  S1-NW1於各雙向張應變下之滲透係數k12	45
圖 4. 5  S1-NW2於各雙向張應變下之滲透係數k12	45
圖 4. 6  S1-NW3於各雙向張應變下之滲透係數k12	46
圖 4. 7  S1-NW1於各雙向張應變下之滲透係數k23	47
圖 4. 8  S1-NW2於各雙向張應變下之滲透係數k23	47
圖 4. 9  S1-NW3於各雙向張應變下之滲透係數k23	48
圖 4. 10  S1-NW1於各雙向張應變下之GR值	48
圖 4. 11  S1-NW2於各雙向張應變下之GR值	49
圖 4. 12  S1-NW3於各雙向張應變下之GR值	49
圖 4. 13  S2-NW1於各雙向張應變下之滲流量	63
圖 4. 14  S2-NW2於各雙向張應變下之滲流量	63
圖 4. 15  S2-NW3於各雙向張應變下之滲流量	64
圖 4. 16  S2-NW1於各雙向張應變下之滲透係數k12	65
圖 4. 17  S2-NW2於各雙向張應變下之滲透係數k12	65
圖 4. 18  S2-NW3於各雙向張應變下之滲透係數k12	66
圖 4. 19  S2-NW1於各雙向張應變下之滲透係數k23	67
圖 4. 20  S2-NW2於各雙向張應變下之滲透係數k23	67
圖 4. 21  S2-NW3於各雙向張應變下之滲透係數k23	68
圖 4. 22  S2-NW1於各雙向張應變下之GR值	69
圖 4. 23  S2-NW2於各雙向張應變下之GR值	69
圖 4. 24  S2-NW3於各雙向張應變下之GR值	70
圖 4.25  S3-NW1於各雙向張應變下之滲流量	84
圖 4. 25  S3-NW2於各雙向張應變下之滲流量	84
圖 4. 26  S3-NW3於各雙向張應變下之滲流量	85
圖 4. 27  S3-NW1於各雙向張應變下之滲透係數k12	86
圖 4. 28  S3-NW2於各雙向張應變下之滲透係數k12	86
圖 4. 29  S3-NW3於各雙向張應變下之滲透係數k12	87
圖 4. 30  S3-NW1於各雙向張應變下之滲透係數k23	88
圖 4. 31  S3-NW2於各雙向張應變下之滲透係數k23	88
圖 4. 32  S3-NW3於各雙向張應變下之滲透係數k23	89
圖 4. 33  S3-NW1於各雙向張應變下之GR值	90
圖 4. 34  S3-NW2於各雙向張應變下之GR值	90
圖 4. 35  S3-NW3於各雙向張應變下之GR值	91
圖 4. 36 張應變與織物殘留土作圖	108
圖 4. 37  S1-NW1 GR值對張應變圖	109
圖 4. 38  S2-NW1 GR值對張應變圖	110
圖 4. 39  S3-NW1 GR值對張應變圖	110
圖 4. 40  S1-NW2 GR值對張應變圖	111
圖 4. 41  S2-NW2 GR值對張應變圖	112
圖 4. 42  S3-NW2 GR值對張應變圖	112
圖 4. 43  S1-NW3 GR值對張應變圖	113
圖 4. 44  S2-NW3 GR值對張應變圖	114
圖 4. 45  S3-NW3 GR值對張應變圖	114
圖 4. 46 實驗織物開孔徑與三種土壤的準則範圍比較圖	117




表目錄

表 2. 1  地工織物滲透準則 (Christopher and Fischer,1992)	4
表 2. 2  地工織物阻留準則(修改自Christopher&Fisher(1992)	5
表 2. 3  防止阻塞準則(摘自Christopher&Fisher(1992)	6
表 3.1織物基本性質	17
表 3.2  NW1各張應變下之代表開孔徑(許家綸，2012)	18
表 3. 3  NW2各張應變下之代表開孔徑(許家綸，2012)	18
表 3.4  NW3各張應變下之代表開孔徑(許家綸，2012)	19
表 3.5  試驗土壤基本物理性質	21
表 3.6 試驗使用的三種土壤配比	21
表 3.7試驗參考之阻留及防阻塞準則	22
表 4.1   S1對NW1過濾試驗系統滲流率	51
表 4.2  S1對NW1過濾試驗k12&k23	52
表 4.3  S1對NW1過濾試驗GR值	53
表 4.4  S1對NW2過濾試驗系統滲流率	55
表 4.5 S1對NW2過濾試驗k12&k23	56
表 4.6 S1對NW2過濾試驗GR值	57
表 4.7  S1對NW3過濾試驗系統滲流率	59
表 4.8 S1對NW13濾試驗k12&k23	60
表 4.9 S1對NW3過濾試驗GR值	61
表 4.10  S2對NW1過濾試驗系統滲流率	72
表 4.11 S2對NW1過濾試驗k12&k23	73
表 4.12 S2對NW1過濾試驗GR值	74
表 4.13   S2對NW2過濾試驗系統滲流率	76
表 4.14 S2對NW2過濾試驗k12&k23	77
表 4.15 S2對NW2過濾試驗GR值	78
表 4.16  S2對NW3過濾試驗系統滲流率	80
表 4.17 S2對NW3過濾試驗k12&k23	81
表 4.18 S2對NW3過濾試驗GR值	82
表 4.19  S3對NW1過濾試驗系統滲流率	93
表 4.20  S3對NW1過濾試驗k12&k23	94
表 4.21  S3對NW1過濾試驗GR值	95
表 4.22  S3對NW2過濾試驗系統滲流率	97
表 4.23 S3對NW2過濾試驗k12&k23	98
表 4.24 S3對NW2過濾試驗GR值	99
表 4.25  S3對NW3過濾試驗系統滲流率	101
表 4.26 S3對NW3過濾試驗k12&k23	102
表 4.27  S3對NW3過濾試驗GR值	103
表 4. 28  S1土壤試驗後土壤減少及織物殘留土量	105
表 4. 29  S2土壤試驗後土壤減少及織物殘留土量	106
表 4. 30  S3土壤試驗後土壤減少及織物殘留土量	107
表 4.31實驗織物與三種土壤的準則規範和實驗結果比較	117
表 4. 32 三塊不織布在不同土壤的GR值比較	118

1.	王瑞鴻(2006)，“張力作用對織物開孔徑之變化及其過濾特性之探討”，淡江大學土木工程研究所碩士論文，台北。
2.	吳朝賢(1990)，“地工織物過濾功能之應用考量”，地工技術雜誌，第32期，第41-55頁。
3.	吳朝賢(1998) ，“地工織物過濾設計探討”，地工技術雜誌，第71期，第29-42頁
4.	鄭淳軒(2010)，“張應變對針軋不織布開孔徑及滲透速率影響之探討”，淡江大學土木工程研究所碩士論文，台北。
5.	許家綸(2013)，”張應變對針軋不織布過濾及阻留特性的影響” ，淡江大學土木工程研究所碩士論文，台北。
6.	ASTM D5101, (1992), “Standard Test Method for Measuring the Soil-Geotextile System Clogging Potential by the Gradient Ratio”, Annual Book of ASTM Standard, Section 4,Vol. 04,08, America Society for Testing and Materials, Philadelphia, Pennsylvania, USA, pp. 1190-1196.
7.	Christopher,B.R ,and Holtz,R.D.,(1989),”Geotextile Engineering Manural”,Report No. FHWA-TS-86/203, U.S. Federal Highway Administration,Washington,DC. 
8.	Palmeira E.M. and  Gardoni M.G. (2002) “Drainage and filtration properties of non-woven geotextiles under confinement using different experimental techniques”,Geotextiles and Geomembranes 20 ,97–115
9.	Palmeira E.M. and Gardoni M.G. (2000)” The influence of partial clogging and pressure on the behaviour of  geotextiles in drainage systems.” Geosynthetics International 7 (4–6), 403–431.
10.	Fourie, A. B., and Kuchena, S. M., (1995), “The Influence of Tensile Stresses on The Filtration Characteristics of Geotextiles”, Geosynthetics International, Vol. 2, No. 2, pp. 455-471.
11.	Fourie, A. B., and Addis, P. C., (1997), “The Effect of In-Plane Tensile Loads on the Retention Characteristics of Geotextiles”, Geotechnical Testing Journal, GTJODJ, Vol. 20, No. 2, pp. 211-217.
12.	Haliburton, T. A., and Wood, P. D., (1982), “Evaluation of the U.S. Army Corps of Engineer Gradient Ratio Test for Geotextile Performance”, Proceedings of the 2nd International Conference on Geotextile, Las Vegas, Vol. 1, pp. 97-101.
13.	Mlynarek, J. B. L., Andrel, R., and Gilles, B., (1991) “Soil Geotextile System Interaction”, Geotextile and Geomembrances, Vol. 10, pp.161-176.
14.	Wu, C. S., Hong, Y. S., and Wang, R.H. (2008) “The Influence of Uniaxial Tensile Strain on the Pore Size and Filtration Characteristics of Geotextiles”. Geotextiles and Geomembranes, Vol. 26, pp. 250-262.