土木工程 102 年土壤力學與基礎工程考古題

請試述下列名詞之意涵：（每小題5 分，共20 分） 預壓密壓力（Pre-consolidation Pressure） 靜止土壓力係數（Coefficient of Lateral Earth Pressure at Rest） 水力坡降（Hydraulic Gradient） 傳統三軸壓密排水試驗（Consolidated-Drained Triaxial Test）

某一個工址現場之土層剖面如下圖所示，現欲回填單位重20 kN/m3，2 公尺厚的土， 用以壓密該工址的土壤。在回填土鋪設前，現場鑽探人員在土層A 與B 處取樣，並 於實驗室做單向度壓密試驗，試驗結果列於下表： Sample Cc Cr eo σc′（kPa） A 0.59 0.19 1.90 70 B 0.37 0.14 1.21 180 回填土鋪設後，原土層表面之主要壓密沉陷（Primary Consolidation）為何？ （15 分） 在主要壓密完成後，A 與B 處的過壓密比（Over-consolidation Ratio）分別為何？ （5 分） 砂（Sand） 軟弱黏土（Soft clay） 中強黏土（Medium clay） 底層岩石（Bedrock） 102年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號： 全一張 （背面） 33180 33280

下表為一夯實砂土試體於4 個不同正向壓力下之直接剪力試驗結果（試體破壞時之 應力狀態）： 有效正向應力 (kN/m2) 50 100 200 300 破壞時之剪應力 (kN/m2) 36 80 154 235 請求出此砂土之土壤剪力強度參數c′和φ '。（14 分） 若地表下相同夯實狀態之土體，其剪應力與有效正向應力分別為122 kN/m2 和 246 kN/m2，請以計算說明在此種應力下土壤之剪力破壞是否會發生？（6 分）

將鋼板樁貫入黏土層3 公尺後於一側開挖，並施以背拉式水平錨支撐如下圖所示。 請以鋼板樁底部為支點做力矩平衡，繪出開挖後鋼板樁兩側水平土壓力分佈圖，並 計算水平錨支撐所需提供之拉力F（須使用Rankine 的側向土壓力理論求解）。 （20 分） 3m 6m 3m 2m 砂土 粘土 F

下圖為一個外徑305 mm、管壁厚6.35 mm、長10 公尺鋼管樁之現地載重試驗（Pile Load Test）之結果： 請估算此樁之極限承載力Pu（鋼管材料的Young's Modulus E 為400 GPa），須利 用下圖佐以繪圖說明。（15 分） 若設計之安全係數為4，此樁之許可承載力與位移為何？（5 分） 土壤性質： 砂土： γ = 17 kN/m3  sat γ = 20 kN/m3 φ′= 35° 黏土：  sat γ ＝19 kN/m3  c = 35 kPa 黏土 0 500 1000 1500 2000 Load（kN） 0 2 4

8 10 12 14 16 18 Settlement(mm) 3 m 3 m 6 m 2 m