試驗十三加州載重比試驗

土 壤 力 學 實 驗試 驗 十 三 加 州 載 重 比 試 驗楊 全 成 編 著1/63試 驗 十 三 加 州 載 重 比 試 驗試 驗 規 範CNS 12382(A3280)2/63( 一 ) 試 驗 目 的土 壤 之 加 州 載 重 比 (California Bearing Ratio) 簡 稱C.B.R. 試 驗 , 係 路 基 土 壤 之 貫 入 試 驗 ,C.B.R. 值 可 用 以 設計 柔 性 路 面 及 機 場 跑 道 舖 面 厚 度 ,C.B.R. 試 驗 亦 可 用 於 土壤 材 料 施 工 品 質 之 控 制 依 據 。( 二 ) 試 驗 C B說 R 明試 驗• 依 OMC 夯 壓 試 體• 浸 水 回 脹 試 驗• 貫 入 試 驗3/634/631

C( 二 ) 試 驗 B說 R明試 驗• 整 理 數 據• 繪 CBR 曲 線 求 CBR 值加 州 載 重 比 試 驗加 州 載 重 比 試 驗 (California Bearing Ratio) 簡 稱 C.B.R.試 驗 , 為 貫 入 試 驗 之 一 , 經 常 使 用 於 一 般 柔 性 路 面 及 機 場跑 道 舖 面 厚 度 之 設 計 。 加 州 載 重 比 試 驗 係 使 用 直 徑 5cm 之壓 桿 , 以 1mm/min 之 速 率 , 求 貫 入 土 壤 所 壓 力 。 貫 入 標 準夯 實 碎 石 所 需 壓 力 。5/636/63加 州 載 重 比 試 驗加 州 載 重 比 規 定 以 2.5mm 貫 入 深 之 載 重 比 表 示 之 , 若5.0mm 貫 入 深 之 載 重 比 大 於 2.5mm 者 , 則 採 用 5.00mm 貫 入深 之 載 重 比 為 C.B.R. 值 。加 州 載 重 比貫 入 土 壤 所 需 應 力貫 入 標 準 夯 實 碎 石 應 力標 準 夯 實 碎 石 貫 入 深 及 壓 力100 %貫 入 深 壓 力mm mm in in kg/cm 2 2 lb/in lb/in 2 22.5 2.5 0.1 0.1 70 70 1000 10005.0 5.0 0.2 0.2 105 105 1500 15007.5 7.5 0.3 0.3 134 134 1900 190010.0 10.0 0.4 0.4 162 162 2300 230012.5 12.5 0.5 0.5 183 183 2600 26007/638/632

加 州 載 重 比 試 驗 得 分 成 工 地 加 州 載 重 比 及 試 驗 室 加州 載 重 比 試 驗 兩 種 。(A) 工 地 加 州 載 重 比 試 驗於 工 地 放 置 壓 桿 , 測 力 用 壓 力 環 或 壓 力 錶 , 測 貫 入深 用 之 測 微 錶 及 轉 盤 等 , 繼 後 旋 轉 轉 盤 , 使 直 徑 5cm 之 壓桿 , 以 1mm/min 之 速 度 貫 入 土 中 , 即 時 以 測 貫 入 深 用 測 微錶 測 定 貫 入 深 , 當 貫 入 深 為 0.5,1.0,1.5,2.5,5.0,7.5,10 及 12.5mm 時 , 以 壓 力 環 或 壓 力 錶 測 定 所 需 之 載 重大 小 , 以 壓 桿 之 橫 斷 面 積 除 之 , 得 貫 入 土 壤 所 需 之 壓力 , 利 用 C.B.R. 公 式 算 之 得 加 州 載 重 比 。9/63工 地 C.B.R. 試 驗 以 卡 車 底 座 為 反 力 之 現 地 試 驗 情 形 。工 地 C.B.R. 試 驗 現 地 試 驗 情 形10/63以 縱 坐 標 表 示 壓 力 , 以 橫 坐 標 表 示 貫 入 深 , 則 得 壓 力~ 貫 入 深 曲 線 。 曲 線 如 均 勻 者 , 得 求 2.5mm 及 5.0mm 貫 入 深之 加 州 載 重 比 ; 曲 線 為 反 曲 線 者 , 先 繪 坡 度 最 大 之 一 切線 , 延 長 切 線 使 之 與 橫 軸 相 交 , 此 點 則 為 校 正 後 之 零 點 ,C.B.R. 值 之 簡 單 定 義 為 貫 入 土 壤 之 應 力 與 貫 入 標 準 碎石 之 應 力 之 百 分 比 值 。 其 中 已 知 , 貫 入 標 準 碎 石 2.5mm 之應 力 =70kg/cm 2 , 貫 入 標 準 碎 石 5.0mm 之 應 力 =105kg/cm 2 。故 :由 此 點 量 2.5mm 及 5.0mm 貫 入 深 所 需 之 壓 力 , 則 得 校 正 後加 州 載 重 比 。11/6312/633

C.B.R. 值 之 簡 單 定 義 為 貫 入 土 壤 之 應 力 與 貫 入 標 準 碎石 之 應 力 之 百 分 比 值 。 其 中 已 知 , 貫 入 標 準 碎 石 2.5mm 之應 力 =70kg/cm 2 , 貫 入 標 準 碎 石 5.0mm 之 應 力 =105kg/cm 2 。故 :貫 入 土 壤 2.5mm所 需 之 應 力C.B.R.1 100%貫 入 標 準 夯 實 碎 石 2.5mm之 應 力繪 製 貫 入 深 與 貫 入 應 力 曲 線 。貫入應力,貫 入 土 壤 5.0mm所 需 之 應 力C.B.R.2 100%貫 入 標 準 夯 實 碎 石 5.0mm之 應 力ASTM 規 範 規 定 一 般 C.B.R. 1 較 大 , 若 C.B.R. 2 較 大 應 重作 試 驗 , 結 果 仍 是 如 此 , 則 以 C.B.R. 2 為 C.B.R. 值 。13/63kg/cm 2 2 2.5 2.5 5.0 5.0貫 入 深 ,mm貫 入 深 與 貫 入 應 力 曲 線 A 型 式A 型 式 之 曲 線 型 態 , 直 接 由 曲 線 中 找 出 貫 入 土 壤2.5mm、5.0mm 之 應 力 。14/63貫入應力,22kg/cm( 三 ) 試 驗 儀 器壓 力 機 : 為 試 驗 時 對 土 樣 施 加 壓 力 之 用 , 上 升 速 率 約V=1.0mm/min。C.B.R. 試 驗 模 : 用 以 夯 實 土 樣 , 其 直 徑 為 15cm, 高 度17.8cm, 另 附 有 高 度 5.0cm 之 套 模 , 及 一修 正 零 點2.5 2.5 5.0 5.0貫 入 深 ,mm厚 度 1.0cm 之 有 孔 底 鈑 。貫 入 深 與 貫 入 應 力 曲 線 B 型 式B 型 式 之 曲 線 型 態 , 需 由 反 曲 點 繪 直 線 交 橫 座標 , 先 找 出 修 正 零 點 , 再 由 修 正 零 點 向 右 於 曲 線 中 找出 貫 入 土 壤 2.5mm、5.0mm 之 應 力 。 15/6316/634

墊( 三 ) 試 驗 儀 器塊 : 金 屬 製 圓 形 墊 塊 之 直 徑 為 15cm, 高 6.1cm。有 孔 銅 鈑 : 置 於 夯 實 後 C.B.R. 試 驗 模 土 樣 上 。夯 錘 : 與 土 壤 之 夯 實 試 驗 相 同 。加 重 環 : 金 屬 製 之 加 重 環 之 外 徑 為 15cm, 內 徑 5cm, 重膨 脹 測 定 器 : 用 以 測 定 土 樣 膨 脹 量 。量 為 2.25kg, 有 整 環 與 沿 直 徑 方 向 分 成 兩 半 者兩 種 。17/6318/63水槽 : 供 筒 模 內 夯 實 之 土 樣 浸 水 用 , 槽 內 之 水 面 需 經 常保 持 高 出 土 樣 2.5cm 以 上 。其 件 : 包 括 有 三 角 鐵 , 磅 秤 , 刮 刀 , 濾 紙 。19/63加 州 載 重 比 試 驗 設 備20/635

加 州 載 重 比 試 驗 設 備21/63貫 入 試 驗 機22/63C.B.R. 試 驗 分 (a) 土 樣 夯 實 (b) 浸 水 回 脹 (b) 貫 入 試 驗之 試 驗 步 驟 程 序 。測 微 量 表壓 力 環 或Load LoadCellCell套 模壓 桿 直 徑 5cm 5cm土 壤墊 塊(a) (a) 夯 實 試 體土 壤(b) (b) 浸 水 回 脹土 壤(c) (c) 貫 入 試 驗試 驗 之 資 料 搜 集 器23/63C.B.R. 試 驗 步 驟 程 序 24/636

( 四 ) 試 驗 步 驟C.B.R. 試 驗 流 程 圖 之 一25/63C.B.R. 試 驗 流 程 圖 之 一26/63C.B.R. 試 驗 流 程 圖 之 二 27/63C.B.R. 試 驗 流 程 圖 之 二 28/637

C.B.R. 試 驗 流 程 圖 之 三 29/63C.B.R. 試 驗 流 程 圖 之 三 30/63試 驗 模 底 添 加 墊 塊 31/63試 驗 模 頂 套 上 套 模 32/638

試 樣 製 作 夯 實 加 州 載 重 比 試 體 製 作33/6334/63加 州 載 重 比 試 體 製 作 完 成 35/63加 州 載 重 比 試 驗 底 版 清 理 36/639

加 州 載 重 比 試 驗 加 重 塊 37/63浸 水 回 脹 試 驗 38/63加 水 高 出 土 樣 面 2.5 公 分 39/63浸 水 回 脹 試 驗 四 天 40/6310

浸 水 回 脹 試 驗 41/63浸 水 回 脹 試 驗 四 天 42/63以 1mm/min 上 升 速 度 加 壓 43/63選 定 貫 入 試 驗 機 44/6311

試 體 貫 入 試 驗 儀 45/63試 體 貫 入 試 驗 46/63試 體 貫 入 試 驗 47/63試 體 貫 入 試 驗 48/6312

貫 入 壓 力 與 資 料 搜 集 49/63自 動 化 之 資 料 搜 集 50/63( 五 ) 試 驗 用 表 及 結 果 整 理 範 例工 地 CBR 試 驗 試 驗 影 片51/6352/63例 題某 二 種 土 樣 之 C.B.R. 試 驗 , 以 直 徑 5.0cm 之 壓 桿 , 速 率1.00mm/min 貫 入 土 壤 , 其 試 驗 數 據 如 下 表 之 (A)、(B) 所示 , 試 分 別 繪 製 貫 入 深 與 貫 入 應 力 之 關 係 曲 線 , 求 修 正 後貫 入 深 2.5mm 及 5.0mm 時 之 貫 入 應 力 , 並 求 C.B.R. 值 。13

C.B.R. 試 驗 原 始 數 據時 間 , m i n 壓 力 , k g 時 間 , m in 壓 力 , k g時 間 , m i n 壓 力 , k g 時 間 , m in 壓 力 , k g0 . 0 0 0 .0 0 0 . 0 0 0 . 0 00 . 0 0 .0 0 0 . 0 0 . 00 . 5 0 1 0 . 0 0 0 . 5 0 2 . 1 00 . 5 0 1 0 . 0 0 . 5 0 2 . 1 01 . 0 0 2 0 . 0 0 1 . 0 0 3 . 5 01 . 0 2 0 . 0 1 . 0 3 . 5 01 . 5 0 3 0 . 0 0 1 . 5 0 5 . 2 01 . 5 0 3 0 . 0 1 . 5 0 5 . 2 02 . 0 0 3 0 . 0 0 2 . 0 0 7 . 5 02 . 0 3 0 . 0 2 . 0 7 . 5 02 . 5 0 4 0 . 0 0 2 . 5 0 9 . 3 02 . 5 0 4 0 . 0 2 . 5 0 9 . 3 03 . 0 0 5 0 . 0 0 3 . 0 0 1 4 . 2 03 . 0 5 0 . 0 3 . 0 1 4 . 2 03 . 5 0 6 0 . 0 0 3 . 5 0 1 9 . 2 03 . 5 0 6 0 . 0 3 . 5 0 1 9 . 2 04 . 0 0 7 0 . 0 0 4 . 0 0 3 0 . 8 04 . 0 7 0 . 0 4 . 0 3 0 . 8 04 . 5 0 8 0 . 0 0 4 . 5 0 3 8 . 1 04 . 5 0 8 0 . 0 4 . 5 0 3 8 . 1 05 . 0 0 8 0 . 0 0 5 . 0 0 4 9 . 6 05 . 0 8 0 . 0 5 . 0 4 9 . 6 05 . 5 0 9 0 . 0 0 5 . 5 0 6 8 . 2 05 . 5 0 9 0 . 0 5 . 5 0 6 8 . 2 06 . 0 0 1 0 0 .0 0 6 . 0 0 7 7 . 3 06 . 0 1 0 .0 0 6 . 0 7 . 3 06 . 5 0 1 0 0 .0 0 6 . 5 0 8 5 . 6 06 . 5 0 1 0 .0 0 6 . 5 0 8 5 . 6 07 . 0 0 1 1 0 .0 0 7 . 0 0 9 3 . 2 07 . 0 1 0 .0 0 7 . 0 9 3 . 2 07 . 5 0 1 2 0 .0 0 7 . 5 0 1 0 2 . 1 07 . 5 0 1 2 0 .0 0 7 . 5 0 1 0 2 . 1 08 . 0 0 1 2 0 .0 0 8 . 0 0 1 1 0 . 9 08 . 0 1 2 0 .0 0 8 . 0 1 0 . 9 08 . 5 0 1 3 0 .0 0 8 . 5 0 1 1 5 . 2 08 . 5 0 1 3 0 .0 0 8 . 5 0 1 5 . 2 09 . 0 0 1 3 0 .0 0 9 . 0 0 1 2 0 . 6 09 . 0 1 3 0 .0 0 9 . 0 1 2 0 . 6 09 . 5 0 1 4 0 .0 0 9 . 5 0 1 2 6 . 7 09 . 5 0 1 4 0 .0 0 9 . 5 0 1 2 6 . 7 01 0 . 0 0 1 4 0 .0 0 1 0 .0 0 1 3 1 . 1 01 0 . 0 1 4 0 .0 0 1 0 .0 0 1 3 1 . 1 01 0 . 5 0 1 5 0 .0 0 1 0 .5 0 1 3 8 . 2 01 0 . 5 0 1 5 0 .0 0 1 0 .5 0 1 3 8 . 2 01 1 . 0 0 1 6 0 .0 0 1 1 .0 0 1 4 6 . 6 01 . 0 1 6 0 .0 0 1 .0 0 1 4 6 . 6 01 1 . 5 0 1 6 0 .0 0 1 1 .5 0 1 5 0 . 4 01 . 5 0 1 6 0 .0 0 1 .5 0 1 5 0 . 4 01 2 . 0 0 1 7 0 .0 0 1 2 .0 0 1 6 2 . 3 01 2 . 0 1 7 0 .0 0 1 2 .0 0 1 6 2 . 3 01 2 . 5 0 1 7 0 .0 0 1 2 .5 0 1 6 5 . 7 01 2 . 5 0 1 7 0 .0 0 1 2 .5 0 1 6 5 . 7 053/63【 解 答 】壓 力 壓 力( 一 ) 貫 入 應 力 , 貫 入 深 貫 入 速 度 時 間 V t則 :壓 桿 面 積 1 2D4C.B.R. 試 驗 貫 入 深 與 應 力 數 據貫 入 深 , m m 應 力 , k g / c m 2貫 入 深 , m m 應 力 , k g / c m 2貫 入 深 , m m 應 力 , k g / c m 貫 入 深 , m m 應 力 , k g / c m 220 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 00 . 0 0 . 0 0 . 0 0 . 00 . 5 0 0 . 5 1 0 . 5 0 0 . 1 10 . 5 0 0 . 5 1 0 . 5 0 0 . 11 . 0 0 1 . 0 2 1 . 0 0 0 . 1 81 . 0 1 . 0 2 1 . 0 0 . 1 81 . 5 0 1 . 5 3 1 . 5 0 0 . 2 61 . 5 0 1 . 5 3 1 . 5 0 0 . 2 62 . 0 0 1 . 5 3 2 . 0 0 0 . 3 82 . 0 1 . 5 3 2 . 0 0 . 3 82 . 5 0 2 . 0 4 2 . 5 0 0 . 4 72 . 5 0 2 . 0 4 2 . 5 0 0 . 4 73 . 0 0 2 . 5 5 3 . 0 0 0 . 7 23 . 0 2 . 5 3 . 0 0 . 7 23 . 5 0 3 . 0 6 3 . 5 0 0 . 9 83 . 5 0 3 . 0 6 3 . 5 0 0 . 9 84 . 0 0 3 . 5 7 4 . 0 0 1 . 5 74 . 0 3 . 5 7 4 . 0 1 . 5 74 . 5 0 4 . 0 7 4 . 5 0 1 . 9 44 . 5 0 4 . 0 7 4 . 5 0 1 . 9 45 . 0 0 4 . 0 7 5 . 0 0 2 . 5 35 . 0 4 . 0 7 5 . 0 2 . 5 35 . 5 0 4 . 5 8 5 . 5 0 3 . 4 75 . 5 0 4 . 5 8 5 . 5 0 3 . 76 . 0 0 5 . 0 9 6 . 0 0 3 . 9 46 . 0 5 . 0 9 6 . 0 3 . 9 46 . 5 0 5 . 0 9 6 . 5 0 4 . 3 66 . 5 0 5 . 9 6 . 5 0 4 . 3 67 . 0 0 5 . 6 0 7 . 0 0 4 . 7 57 . 0 5 . 6 0 7 . 0 4 . 7 57 . 5 0 6 . 1 1 7 . 5 0 5 . 2 07 . 5 0 6 . 1 7 . 5 0 5 . 2 08 . 0 0 6 . 1 1 8 . 0 0 5 . 6 58 . 0 6 . 1 8 . 0 5 . 6 58 . 5 0 6 . 6 2 8 . 5 0 5 . 8 78 . 5 0 6 . 6 2 8 . 5 0 5 . 8 79 . 0 0 6 . 6 2 9 . 0 0 6 . 1 49 . 0 6 . 6 2 9 . 0 6 . 1 49 . 5 0 7 . 1 3 9 . 5 0 6 . 4 59 . 5 7 . 1 3 9 . 5 6 . 4 51 0 .0 0 7 . 1 3 1 0 .0 0 6 . 6 81 0 .0 0 7 . 1 3 1 0 .0 0 6 . 6 81 0 .5 0 7 . 6 4 1 0 .5 0 7 . 0 40 .5 0 7 . 6 4 0 .5 0 7 . 0 41 1 . 0 0 8 . 1 5 1 1 .0 0 7 . 4 71 . 0 8 . 1 5 1 .0 0 7 . 4 71 1 . 5 0 8 . 1 5 1 1 .5 0 7 . 6 61 . 5 0 8 . 1 5 1 .5 0 7 . 61 2 .0 0 8 . 6 6 1 2 .0 0 8 . 2 71 2 .0 0 8 . 6 1 2 .0 0 8 . 2 71 2 .5 0 8 . 6 6 1 2 .5 0 8 . 4 41 2 .5 0 8 . 6 1 2 .5 0 8 . 454/63因 試 體 未 與 壓 桿 密 接 而 有 反 曲 點 出 現 需 修 正 零 點貫 入 深 與 貫 入 應 力 之 關 係 曲 線 (A)55/63貫 入 深 與 貫 入 應 力 之 關 係 曲 線 (B)( 二 ) 修 正 後 貫 入 深 所 得 之 C.B.R. 值 :(A)C.B.R.=4.0%,(B)C.B.R.=4.6%。56/6314

Test13.xls 應 用 說 明 :貫 入 應 力 ,kg/cm 2y = -0.4034x 2 + 10.302x - 0.23397060504030201000 5 10 15貫 入 深 ,mm57/63Test13.xls 應 用 說 明 :=J12*(2.5+C21)*(2.5+C21)+L12*(2.5+C21)+N12=J13/70.3*100y = -0.4034x2 + 10.302x - 0.2339y=-0.4034 x2+10.302 x+-0.2339y1=22.9999CBR1=32.7 %y2=41.1911CBR2=39.0 %=J14/105.5*100=J12*(5+C21)*(5+C21)+L12*(5+C21)+N1258/63( 六 ) 試 驗 問 題13-1 C.B.R. 試 驗 分 幾 大 步 驟 完 成 ?(1) 一 (2) 二 (3) 三 。13-2 C.B.R. 試 驗 製 作 試 體 時 底 下 墊 有 厚 6.14cm 之 墊 塊 之 目的 為 何 ?(1) 下 雨 (2) 車 輛 載 重 (3) 兩 者 皆 非 。13-3 室 內 C.B.R. 試 驗 加 4.5kg 之 載 重 , 究 係 在 模 擬 工 地 之 何種 狀 況 ?(1) 下 雨 (2) 車 輛 載 重 (3) 兩 者 皆 是 。13-4 室 內 C.B.R. 試 驗 之 浸 水 之 回 脹 試 驗 究 係 在 模 擬 工 地 之何 種 狀 況 ?(1) 下 雨 (2) 車 輛 載 重 (3) 兩 者 皆 是 。13-5 室 內 C.B.R. 試 驗 之 浸 水 之 回 脹 試 驗 水 位 面 應 高 出 土 樣面 :(1)1.0cm (2)2.5cm (3)5.0cm。13-6 室 內 C.B.R. 試 驗 , 若 同 一 土 樣 作 三 個 試 體 , 則 每 一 土層 之 夯 實 次 數 應 為 56、25 及 :(1)15 (2)10 (3)5 次 。13-7 C.B.R. 試 驗 之 壓 力 環 常 數 K=34.50kg/mm, 若 壓 力 環 之測 微 表 每 小 格 為 0.01mm, 則 壓 力 環 讀 數 20 格 時 , 此 時之 壓 應 力 為 若 干 ?(1)0.35kg/cm 2 (2)0.70kg/cm 2 (3)1.05kg/cm 2 。59/6360/6315

13-8 加 州 載 重 比 試 驗 貫 入 標 準 碎 石 2.5mm 之 應 力 為 :(1)70.3kg/cm 2 (2)105.5kg/cm 2 (3)250kg/cm 2 。13-9 加 州 載 重 比 試 驗 貫 入 標 準 碎 石 5.0mm 之 應 力 為 :(1)70.3kg/cm 2 (2)105.5kg/cm 2 (3)250kg/cm 2 。13-10 加 州 載 重 比 試 驗 修 正 後 之 貫 入 土 壤 2.5mm 為10kg/cm 2 , 貫 入 土 壤 5.0mm 為 17kg/cm 2 ,C.B.R. 值 為 何 ?(1)14.3% (2)16.2% (3)31%。試 驗 十 三 【 答 】:(3)(3)(2)(1)(2)(2)(1)(2)(2)(2)( 七 ) 試 驗 討 論 問 題1.C.B.R. 試 驗 分 哪 三 個 程 序 進 行 試 驗 ?2. 何 謂 修 正 零 點 ? 為 何 曲 線 會 有 反 曲 點 ?3. 試 驗 求 出 貫 入 土 壤 2.5mm 及 5.0mm 所 相 對 應 之 C.B.R. 值, 最 後 如 何 判 定 該 土 壤 之 C.B.R. 值 ?61/6362/63敬 請 指 教63/6316