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系統識別號 U0002-2308201514085700
中文論文名稱 雙向張應變對針軋不織布阻塞潛能的影響
英文論文名稱 The Influence of Biaxial Tensile Strain on Clogging Potential of Needle-Punched Nonwoven Geotextiles
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生中文姓名 黃世忠
研究生英文姓名 Shih-Chung Huang
學號 600380546
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2015-06-26
論文頁數 122頁
口試委員 指導教授-吳朝賢
委員-劉家男
委員-洪勇善
中文關鍵字 過濾準則  針軋不織布  雙向張應變  坡降比試驗 
英文關鍵字 Filtration criteria  Needle-punched nonwoven geotextile  Biaxial tensile strain  Gradient ratio test 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 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。
英文摘要 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.
論文目次 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


參考文獻 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。
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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.
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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.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2015-08-27公開。
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