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系統識別號 U0002-2807201511175700
中文論文名稱 正向載重下針軋不織布的開孔徑分佈
英文論文名稱 Opening Size Distribution of Needle-Punched Nonwoven Geotextiles under Normal Loads
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 賴建斌
研究生英文姓名 Jian-Bin Lai
學號 603380048
學位類別 碩士
語文別 中文
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
中文關鍵字 針軋不織布  開孔徑  正向應力  鋼珠尺寸 
英文關鍵字 Needle-punched nonwoven geotextiles  Pore size  Normal pressure  Steel bead  Laboratory test 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
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).
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
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