系統識別號 | U0002-2807201511175700 |
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DOI | 10.6846/TKU.2015.01024 |
論文名稱(中文) | 正向載重下針軋不織布的開孔徑分佈 |
論文名稱(英文) | Opening Size Distribution of Needle-Punched Nonwoven Geotextiles under Normal Loads |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 土木工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Civil Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 103 |
學期 | 2 |
出版年 | 104 |
研究生(中文) | 賴建斌 |
研究生(英文) | Jian-Bin Lai |
學號 | 603380048 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2015-06-26 |
論文頁數 | 235頁 |
口試委員 |
指導教授
-
吳朝賢
委員 - 洪勇善 委員 - 楊國鑫 |
關鍵字(中) |
針軋不織布 開孔徑 正向應力 鋼珠尺寸 |
關鍵字(英) |
Needle-punched nonwoven geotextiles Pore size Normal pressure Steel bead Laboratory test |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本研究在五種不同的針軋不織布上下游處放置鋼珠,模擬在過濾系統中織布上游之土壤顆粒及下游之排水層,並在上方施加正向應力,探討正向應力與鋼珠粒徑對織布開孔徑之影響,後續再根據Giroud(1996)開孔徑經驗式與實驗結果做比較。 開孔徑量測結果顯示,針軋不織布在上下游鋼珠尺寸不變,僅改變正向力時,織布開孔徑會隨著正向力的增加,而變小。當下游鋼珠尺寸相同,施加的正向力也相同的情況下,織布開孔徑隨著上游鋼珠粒徑變小而變小。在上游鋼珠尺寸及施加之正向力不變的情況下,五種織布的開孔徑隨下游鋼珠尺寸的改變不明顯。 Giroud(1996)所提出預測開孔徑之經驗式與本研究試驗結果相互比較結果顯示出,當上游鋼珠尺寸越小時,試驗結果會越接近經驗式;上游鋼珠尺寸越大時,試驗結果會越遠離經驗式。 |
英文摘要 |
The object of this study is to investigate the influence of field condition on pore size distribution of needle-punched nonwoven geotextiles. Experimental apparatus was designed and built to carry out a series of laboratory tests under pseudo-in-situ conditions. Steel beads with various sizes were placed upstream and downstream of a geotextile specimen to simulate soil particles and drainage layer in the field. The filtration system was subjected to normal pressure when the water flows through the system. Finally, test results were compared with those obtained from equations proposed by Giroud (1996). Five types of needle-punched nonwoven geotextiles having different mass per area were employed to conduct the study. The test results indicate that (1) increase in normal pressure reduces pore size of all the tested geotextiles, (2) smaller diameter steel beads upstream the filtration system produces smaller pore size of a geotextile, (3) diameter of downstream steel beads has insignificant effect on the pore size of a geotextile, and (4) pore size of a geotextile obtained using smaller diameter steel beads upstream the filtration system is closer to the value obtained from equation proposed by Giroud (1996). |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
章節目錄 第一章 緒 論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 研究方法 2 1.4 論文組織及研究內容 3 第二章 文獻回顧 4 2.1 正向應力對不織布之影響 4 2.2 張應變對地工織物開孔徑影響之相關研究 5 2.3 正向應力對不織布厚度及孔隙率之影響 10 第三章 研究計畫與試驗方法 21 3.1 研究計畫 21 3.2 試驗材料基本性質 21 3.3 設備的相關尺寸及功能 22 3.3.1 正向載重下厚度量測設備 22 3.3.2 毛細管流量測開孔徑分佈設備 22 3.3.3 正向載重下地工不織布開孔徑分佈量測試驗設備 23 3.4 不織布受正向載重下之相關試驗步驟與方法 24 3.4.1 正向載重下之厚度量測 24 3.4.2 毛細管流量測開孔徑分佈步驟與方法 25 3.4.3 載重下不織布之開孔徑分佈量測步驟與方法 25 3.4.3.1鋼珠擺設 26 3.4.3.2針軋不織布在正向應力下開孔徑分佈量測 27 第四章 試驗結果分析與討論 56 4.1 正向載重下之織布厚度 56 4.2 不同試驗方式量測開孔徑分佈 57 4.3 正向載重下之織布開孔徑 57 4.3.1 下游為直徑10 mm之鋼珠 57 4.3.2 下游為直徑5 mm之鋼珠 59 4.3.3 下游為直徑2 mm之鋼珠 60 4.4 上游鋼珠直徑對織布開孔徑之影響 60 4.4.1 下游為直徑10 mm之鋼珠 61 4.4.2 下游為直徑5 mm之鋼珠 62 4.4.3 下游為直徑2 mm之鋼珠 62 4.5 下游鋼珠直徑對織布開孔徑之影響 63 4.6 織布在單層與多層2 mm直徑鋼珠之開孔徑比較 64 4.7 上下游鋼珠倒置之開孔徑 65 4.8 試驗結果與經驗式比較 66 第五章 結論與建議 231 5.1 結論 231 5.2 建議 233 參考文獻 234 表目錄 表2. 1織布基本性質(Palmeira et al., 2012) 11 表3. 1針軋不織布的基本性質 29 表3. 2分級玻璃珠粒徑一覽表 30 表4. 1不織布厚度量測設計載重組合 70 表4. 2針軋不織布在正向應力下之厚度 70 表4. 3下游為直徑10 mm鋼珠時之針軋不織布開孔徑 70 表4. 4下游為直徑10 mm鋼珠,從0 kPa加載至200 kPa開孔徑降低百分比 72 表4. 5下游為直徑5 mm鋼珠時之針軋不織布開孔徑 72 表4. 6下游為直徑5 mm鋼珠,從0 kPa加載至200 kPa開孔徑降低百分比 74 表4. 7下游為直徑2 mm鋼珠時之針軋不織布開孔徑 74 表4. 8下游為直徑2 mm鋼珠,從0 kPa加載至200 kPa開孔徑降低百分比 76 表4. 9下游為直徑10 mm鋼珠,上游鋼珠直徑從7 mm降至 1 mm之開孔徑降低百分比 76 表4. 10下游為直徑5 mm鋼珠,上游鋼珠直徑從5 mm降至 1 mm之開孔徑降低百分比 76 表4. 11下游為直徑2 mm鋼珠,上游鋼珠直徑從2 mm降至 1 mm之開孔徑降低百分比 77 表4. 12上游為直徑2 mm鋼珠,下游鋼珠直徑從10 mm降至2 mm時之開孔徑降低百分比 77 表4. 13上游為直徑1 mm鋼珠,下游鋼珠直徑從10 mm降至2 mm時之開孔徑降低百分比 77 表4. 14下游為直徑10 mm鋼珠,上游為單層直徑2 mm鋼珠之開孔徑 78 表4. 15下游為直徑10 mm鋼珠,上游為多層直徑2 mm鋼珠之開孔徑 78 表4. 16上下游鋼珠倒置之開孔徑 78 表4. 17上下游鋼珠倒置之開孔徑變化程度 79 表4. 18針軋不織布受正向應力之孔隙率變化 79 表4. 19正向應力0 kPa時O95之實驗值與經驗值 79 表4. 20正向應力200 kPa時O95之實驗值與經驗值 80 圖目錄 圖2. 1載重下量測織布變形之儀器示意圖(Palmeira et al., 2012) 12 圖2. 2排水層鋼珠與織布表面之尺寸關係圖(Palmeira et al., 2012) 13 圖2. 3試驗完成時受正向應力1000 kPa金屬箔片的變化情形 (Palmeira et al., 2012) 13 圖2. 4織布最大沉陷量與正向力之關係(Palmeira et al., 2012) 14 圖2. 5正向力下織布的平均張應變(Palmeira et al., 2012) 14 圖2. 6織布受雙向拉伸過濾孔徑之變化(Fourie and Addis, 1997) 15 圖2. 7雙向張應力與織布W1 有效開孔徑之變化(Fourie and Addis, 1999) 15 圖2. 8雙向張應力對玻璃珠通過織布W1百分比之影響(Fourie and Addis, 1999) 16 圖2. 9開孔徑與應變關係圖(Horace and Ochola, 1999) 16 圖2. 10動力載重試驗裝置示意圖(Glynn and Cochrane, 1987) 17 圖2. 11織布張應變與開孔徑關係(Wu. et al., 2008) 17 圖2. 12織布張應變與開孔徑關係(Wu. et al., 2008) 18 圖2. 13針軋不織布張應變與開孔徑關係(許家綸, 2013) 18 圖2. 14正向應力與織物厚度關係(Palmeira and Gardoni, 2002) 19 圖2. 15正向應力與織物孔隙比關係(Palmeira and Gardoni, 2002) 19 圖2. 16正向應力與織物透水率關係(Palmeira and Gardoni,2002) 20 圖3. 1研究流程 31 圖3. 2正向力下厚度量測試驗儀 32 圖3. 3毛細管流孔隙測定儀 33 圖3. 4 Silwick、Galwick及水 33 圖3. 5正向載重下開孔徑量測儀器示意圖 34 圖3. 6正向載重下開孔徑量測儀器照片 35 圖3. 7顯微鏡下放大50倍之玻璃珠顆粒(鄭淳軒,2009) 36 圖3. 8於直剪盒中放入底座 37 圖3. 9放入織布試體 37 圖3. 10放入2 kPa質量塊 38 圖3. 11放上承載板 38 圖3. 12電子式測微計接觸上承載板 39 圖3. 13確認測微計水平 39 圖3. 14泡飽和之織布試體 40 圖3. 15試體槽 40 圖3. 16放入下夾具 41 圖3. 17放入飽和試體 41 圖3. 18放入上夾具 42 圖3. 19高度可調的支撐桿 42 圖3. 20下承載板 43 圖3. 21在下承載板上方放置不鏽鋼鐵網 43 圖3. 22壓克力外框及直徑10 mm鋼珠 44 圖3. 23不鏽鋼試體取樣環 44 圖3. 24壓克力外框及直徑7 mm鋼珠 45 圖3. 25在鋼珠上方放置不鏽鋼鐵網 45 圖3. 26放置上承載板 46 圖3. 27鋪滿直徑1 mm鋼珠75 克 46 圖3. 28放置厚度0.3 mm之塑膠板 47 圖3. 29在鋼珠上方放置不鏽鋼鐵網 47 圖3. 30放置上承載板 48 圖3. 31壓克力外框 48 圖3. 32直徑5 mm鋼珠排列方式 49 圖3. 33直徑3 mm鋼珠排列方式 49 圖3. 34單層直徑2 mm鋼珠排列方式 50 圖3. 35多層直徑2 mm鋼珠排列方式 (定量120 克) 50 圖3. 36正向應力下開孔徑分佈量測儀器組裝方式 55 圖4. 1針軋不織布厚度與正向應力之關係 81 圖4. 2不同試驗方式量測開孔徑分佈之結果 82 圖4. 3針軋不織布NW1之開孔徑分佈圖 85 圖4. 4針軋不織布NW2之開孔徑分佈圖 88 圖4. 5針軋不織布NW3之開孔徑分佈圖 91 圖4. 6針軋不織布NW4之開孔徑分佈圖 94 圖4. 7針軋不織布NW5之開孔徑分佈圖 97 圖4. 8針軋不織布NW1之開孔徑 100 圖4. 9針軋不織布NW2之開孔徑 103 圖4. 10針軋不織布NW3之開孔徑 106 圖4. 11針軋不織布NW4之開孔徑 109 圖4. 12針軋不織布NW5之開孔徑 112 圖4. 13針軋不織布NW1之開孔徑分佈圖 114 圖4. 14針軋不織布NW2之開孔徑分佈圖 116 圖4. 15針軋不織布NW3之開孔徑分佈圖 118 圖4. 16針軋不織布NW4之開孔徑分佈圖 120 圖4. 17針軋不織布NW5之開孔徑分佈圖 122 圖4. 18針軋不織布NW1之開孔徑 124 圖4. 19針軋不織布NW2之開孔徑 126 圖4. 20針軋不織布NW3之開孔徑 128 圖4. 21針軋不織布NW4之開孔徑 130 圖4. 22針軋不織布NW5之開孔徑 132 圖4. 23針軋不織布NW1之開孔徑分佈圖 133 圖4. 24針軋不織布NW2之開孔徑分佈圖 134 圖4. 25針軋不織布NW3之開孔徑分佈圖 135 圖4. 26針軋不織布NW4之開孔徑分佈圖 136 圖4. 27針軋不織布NW5之開孔徑分佈圖 137 圖4. 28針軋不織布NW1之開孔徑 138 圖4. 29針軋不織布NW2之開孔徑 139 圖4. 30針軋不織布NW3之開孔徑 140 圖4. 31針軋不織布NW4之開孔徑 141 圖4. 32針軋不織布NW5之開孔徑 142 圖4. 33上游鋼珠直徑對針軋不織布NW1開孔徑之影響 144 圖4. 34上游鋼珠直徑對針軋不織布NW2開孔徑之影響 146 圖4. 35上游鋼珠直徑對針軋不織布NW3開孔徑之影響 148 圖4. 36上游鋼珠直徑對針軋不織布NW4開孔徑之影響 150 圖4. 37上游鋼珠直徑對針軋不織布NW5開孔徑之影響 152 圖4. 38針軋不織布NW1之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 154 圖4. 39針軋不織布NW2之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 156 圖4. 40針軋不織布NW3之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 158 圖4. 41針軋不織布NW4之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 160 圖4. 42針軋不織布NW5之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 162 圖4. 43上游鋼珠直徑對針軋不織布NW1開孔徑之影響 164 圖4. 44上游鋼珠直徑對針軋不織布NW2開孔徑之影響 166 圖4. 45上游鋼珠直徑對針軋不織布NW3開孔徑之影響 168 圖4. 46上游鋼珠直徑對針軋不織布NW4開孔徑之影響 170 圖4. 47上游鋼珠直徑對針軋不織布NW5開孔徑之影響 172 圖4. 48針軋不織布NW1之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 174 圖4. 49針軋不織布NW2之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 176 圖4. 50針軋不織布NW3之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 178 圖4. 51針軋不織布NW4之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 180 圖4. 52針軋不織布NW5之開孔徑與上游鋼珠尺寸關係 182 圖4. 53上游鋼珠直徑對針軋不織布NW1開孔徑之影響 184 圖4. 54上游鋼珠直徑對針軋不織布NW2開孔徑之影響 186 圖4. 55上游鋼珠直徑對針軋不織布NW3開孔徑之影響 188 圖4. 56上游鋼珠直徑對針軋不織布NW4開孔徑之影響 190 圖4. 57上游鋼珠直徑對針軋不織布NW5開孔徑之影響 192 圖4. 58下游鋼珠直徑對針軋不織布NW1開孔徑之影響 194 圖4. 59下游鋼珠直徑對針軋不織布NW2開孔徑之影響 196 圖4. 60下游鋼珠直徑對針軋不織布NW3開孔徑之影響 198 圖4. 61下游鋼珠直徑對針軋不織布NW4開孔徑之影響 200 圖4. 62下游鋼珠直徑對針軋不織布NW5開孔徑之影響 202 圖4. 63上游為直徑2 mm鋼珠時,針軋不織布NW1之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 204 圖4. 64上游為直徑2 mm鋼珠時,針軋不織布NW2之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 206 圖4. 65上游為直徑2 mm鋼珠時,針軋不織布NW3之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 208 圖4. 66上游為直徑2 mm鋼珠時,針軋不織布NW4之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 210 圖4. 67上游為直徑2 mm鋼珠時,針軋不織布NW5之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 212 圖4. 68上游為直徑1 mm鋼珠時,針軋不織布NW1之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 214 圖4. 69上游為直徑1 mm鋼珠時,針軋不織布NW2之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 216 圖4. 70上游為直徑1 mm鋼珠時,針軋不織布NW3之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 218 圖4. 71上游為直徑1 mm鋼珠時,針軋不織布NW4之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 220 圖4. 72上游為直徑1 mm鋼珠時,針軋不織布NW5之開孔徑與下游鋼珠尺寸關係 222 圖4. 73上游為單層與多層2 mm直徑鋼珠之開孔徑關係 225 圖4. 74上下游鋼珠倒置之開孔徑變化 226 圖4. 75針軋不織布孔隙率與正向應力之關係 227 圖4. 76下游為直徑10 mm鋼珠時O95之實驗值與理論值 230 |
參考文獻 |
1. 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。 2. 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。 3. 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。 4. 鄭淳軒(2010),“張應變對針軋不織布開孔徑及滲透速率影響探討”,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. 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. 7. Fourie, A. B., Addis, P. C., 1997, “The Effect of In-Plane Tensile Loads on the Retention Characteristics of Geotextiles”, Geotechnical Testing Journal, vol. 20, No. 2, pp. 211-217. 8. Fourie, A. B., Addis, P. C., 1999, “Changes in Filtration Opening Size of Woven Geotextiles Subjected to Tensile Loads”, Geotextiles and Geomembranes , vol. 17, No. 5-6, pp. 331-340. 9. Giroud, J. P., 1996, “Granular Filters and Geotextiles Filters”,Proceedings of GeoFilters’96, Lafleur, J. and Rollin, A.L., Editors, Ecole Polytechnique de Montréal, Montréal, Québec, Canada, May 1996. 10. Horace, M. Y., and Ochola, C., 1999, “Strain Effect on the Filtration Properties of Geotextile”, Proceedings of the Geosynthetics ’99, Boston, vol. 2, pp. 757-768. 11. Narejo, D. B., 2003, “Opening Size Recommendations for Separation Geotextiles used in Pavements”, Geotextiles and Geomembranes, vol. 21, No. 4, pp. 257-264. 12. Palmeira, E.M., amd Gardoni, M. G., 2002 ,“Drainage and Filtration Properties of Nonwoven Geotextiles Under Confinement Using Different Experiment Techniques”. Geotextiles and Geomembranes, vol. 20, pp. 97-115. 13. Palmeira, E. M., Tatto, J., Araujo, G. L. S., 2012. “Sagging and Filtration Behaviour of Nonwoven Geotextiles Overlying Different Bedding Materials.” Geotextiles and Geomembranes, vol. 31, pp. 1-14. 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, No. 3, pp. 250-262. |
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