中文摘要 为了模拟现地土壤、织物、排水材料受载重作用和加载频率对排水沟渠过滤系统的影响，本研究进行动态载重下土壤-不织布系统之过滤渗透试验，主要探讨在不同水力梯度下载重作用、不同的加载频率对土壤-不织布复合体系统过滤行为之影响。试验土壤采用黏土质砂土，不织布下方利用不锈钢珠模拟粗颗粒排水层，采用均ㄧ直径15.85 mm 排列而成，进行过滤试验，根据试验结果探讨复合体系统承受载重及加载频率作用后其过滤行为之影响。本研究采用一款针轧不织布进行试验，试验将进行系统未加载0 kPa以及静态载重为40 kPa、65kPa、100 kPa，动态载重为35 kPa、70 kPa、100 kPa，作用频率为0.1 Hz、1 Hz、2 Hz、5 Hz之组合，并控制载重作用次数为5000 次。试验过程复合体系统承受载重频率影响，并记录其作用应力、时间、及土壤沉陷量。进行过滤试验时，记录试验延时、系统沉陷量与渗流量，试验后量测土壤流失量和织物上土壤残留量，及根据实验结果量测之流量、时间及水力梯度，利用达西定律 Q/t=q=kiA ，来求取流率(q)及渗透系数(k)以描述整体土壤-织物复合层的过滤特性，并进行相关分析与探讨。
试验结果显示，土壤-不织布复合体系统加载后，造成土壤试体压缩，同时不织布也产生挤压，不同的加载频率将引起不织布产生相异之变化，加载频率的快慢会影响土壤-不织布系统水流通过的能力，在低水力梯度时加载频率1 Hz以下随着载重越大而提高整体渗透性，而加载频率2 Hz以上随着载重越大而降低整体渗透性，因此加载频率快慢将影响土壤-不织布系统过滤行为。高水力梯度下对整体的过滤行为影响逐渐减小，过滤行为逐渐接近纯土壤行为。
2.3 开孔率对土壤-织物过滤行为的影响 7
2.4 载重作用下过滤试验之相关研究 7
3.3.1 土壤-地工织物系统载重过滤试验设备 28
3.3.2 土壤-地工织物系统坡降比试验 30
3.4 设备之仪器校正 39
3.4.1 线性位移计(LVDT) 39
3.5.1 土壤-地工织物系统受载重频率作用之过滤试验步骤 45
3.5.2 土壤-织物复合体系统之坡降比试验步骤 47
4.1 载重频率对土壤－地工不织布系统过滤行为影响 53
4.1.1 土壤-地工不织布系统未加载过滤试验 53
4.1.2 静态载重40 kPa 动态载重35 kPa 系统加载过滤试验 54
4.1.5 静态载重100 kPa 动态载重100 kPa 系统加载过滤试验 60
4.1.6 单纯静态载重系统加载过滤试验 62
4.2.2 固定频率下各载重组合之试验延时与渗透系数变化关系 77
4.2.3 纯静态载重之试验延时与渗透系数变化关系 79
4.2.4 各水力梯度下最终渗透系数与加载频率之关系 80
4.2.5 土壤-不织布系统于经验公式之最终渗透系数与孔隙比分析 81
4.3 土壤在不同孔隙比之渗透系数 92
4.3.1 不同孔隙比之坡降比试验结果 92
4.3.2 加载频率对土壤-不织布组合渗透系数的影响 94
图 2.4 土壤与地工织物界面之阶段变化 12
图 2.6 过滤系统之GR值与开孔率关系图(摘自Wu et al.2006) 14
图 2.7 不同试验下之织物厚度与应力关系图(摘自Palmeira et al.2002)14
图 2.8 织物GA在不同加载下之纤维分布(摘自Palmeira et al.2002) 15
图 2.9 不同试验中织物的渗透性与应力关系图(摘自Palmeira et al.2002)15
图 3.5 过滤渗透试验仪(土壤-地工织物复合体之舱室) 33
图 3.9 坡降比试验舱室示意图(摘自王瑞鸿，2006) 35
图 3.10 改良之坡降比试验整体示意图(摘自王瑞鸿，2006) 36
图 3.11 改良之坡降比试验舱室示意图(摘自王瑞鸿，2006) 37
图 3.23 土壤-地工织物动态载重频率过滤试验流程图 50
图 3.24 土壤-地工织物系统之坡降比试验流程图 51
图 4.1 系统未加载之流率及渗透系数与时间关系(试验仪器A) 65
图 4.2 系统未加载之流率及渗透系数与时间关系(试验仪器B) 65
图 4.3 静载40 kPa动载35 kPa加载频率0.1 Hz之流率及渗透系数与时间关系 66
图 4.4 静载40 kPa动载35 kPa加载频率1 Hz之流率及渗透系数与时间关系66
图 4.10 静载65 kPa动载70 kPa加载频率0.1 Hz之流率及渗透系数与时间关系 69
图 4.11 静载65 kPa动载70 kPa加载频率1 Hz之流率及渗透系数与时间关系70
图 4.14 静载100 kPa动载100 kPa加载频率0.1 Hz 之流率及渗透系数与时间关系 71
图 4.15 静载100 kPa动载100 kPa加载频率1 Hz之流率及渗透系数与时间关系 72
图 4.18 静载75 kPa动载0 kPa之流率及渗透系数与时间关系 73
图 4.19 静载100 kPa动载0 kPa之流率及渗透系数与时间关系 74
图 4.22 加载频率0.1 Hz之渗透系数与试验延时关系 85
图 4.23 加载频率1 Hz之渗透系数与试验延时关系 85
图 4.26 纯静态载重之渗透系数与试验延时关系 87
图 4.27 水力梯度i=1下最终渗透系数与加载频率关系 87
图 4.29 水力梯度i=10下最终渗透系数与加载频率关系 88
图 4.30 各水力梯度下纯土壤层最终渗透系数与e3/(1+e)之关系 89
图 4.31 加载频率0.1 Hz之最终渗透系数与e3/(1+e)关系 89
图 4.32 加载频率1 Hz之最终渗透系数与e3/(1+e)关系 90
图 4.35 纯静态载重作用之最终渗透系数与e3/(1+e)关系 91
图 4.36 孔隙比e=0.62 系统GR值与流率变化 97
图 4.37 孔隙比e=0.62 土壤-不织布层与纯土壤层渗透系数变化 97
图 4.40 孔隙比e=0.5 系统GR值与流率变化 99
图 4.41 孔隙比e=0.5 土壤-不织布层与纯土壤层渗透系数变化 99
图 4.42 孔隙比e=0.43 系统GR值与流率变化 100
图 4.43 孔隙比e=0.43 土壤-不织布层与纯土壤层渗透系数变化 100
图 4.44 四种孔隙比土壤-不织布层渗透系数比较 101
图 4.45 四种孔隙比纯土壤层渗透系数比较 101
图 4.46 水力梯度i=1各加载频率最终渗透系数与e3/(1+e)之关系 102
图 4.47 水力梯度i=5加载频率0.1 Hz、1 Hz最终渗透系数与e3/(1+e)之关系 103
图 4.48 水力梯度i=5加载频率2 Hz、5 Hz最终渗透系数与e3/(1+e)之关系 103
图 4.49 水力梯度i=10加载频率0.1 Hz、1 Hz最终渗透系数与e3/(1+e)之关系 104
图 4.50 水力梯度i=10加载频率2 Hz、5 Hz最终渗透系数与e3/(1+e)之关系 104
表 3.1 针轧不织布之基本性质(摘自侯政贤2010) 26
表 4.2 各试验结果之土壤沉陷量与孔隙比 84
表 4.3 四种孔隙比之土壤-不织布层与纯土壤层最终渗透系数 102
2. 王瑞鸿(2006)，“张力作用对织物开孔径之变化及其过滤特性之探讨”，淡江大学土木工程研究所硕士论文，台北。
6. 欧阳沛汝(2011)，“静态荷重对土壤-地工合成材过滤行为的影响”，淡江大学土木工程研究所硕士论文，台北。