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。

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).

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

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.