土木工程 103 年土壤力學考古題

請說明下列名詞之意涵：（每小題5 分，共25 分） 預壓密應力（Preconsolidation pressure） 原始壓縮曲線（Virgin compression curve） 殘留土（Residual soil） 夯實（Compaction） 超額孔隙水壓（Excess pore water pressure）

回答下列有關應力路徑（stress path）之問題： 說明何謂應力路徑並列舉其在大地工程上之應用。（10 分） 考慮排水情況之正常壓密黏土，將下列情況之土壤現地應力路徑繪於同一應力路 徑圖並加上破壞包絡線：基礎加載下方土壤，基礎開挖下方土壤，擋土牆 後土壤主動破壞及擋土牆後土壤被動破壞。（15 分）

在統一土壤分類系統（USCS）中，針對礫石（gravel）與砂土（sand）兩種顆粒土 壤：  如何決定級配良好（well-graded，W）與級配不良（poorly-graded，P）？（4 分）  並以手繪繪出GSD（粒徑分佈）曲線，表示良好、均勻（uniform），以及間隔 的級配（gap-graded）差異。（6 分）

就土壤三軸壓縮試驗CD，CU，UU 等三種試驗，試回答以下問題： 各結果所得剪力強度參數有何不同？其結果應用的適用性有何不同？（10 分） 這三種試驗中，何者是最常作的試驗？理由為何？（5 分）

請回答下列問題：（每小題7 分，共35 分） 在統一土壤分類法中（Unified Soil Classification System），粉土質砂（silty sand） 與砂質粉土（sandy silt）之差別。 為何以乾土單位重評估夯實（compaction）的程度？ 1.5  公尺厚的砂土層之孔隙比（void ratio）為1.65，夯實後之孔隙比降為1.12，請 問此時砂土層厚度為多少？ 擋土構造（Retaining wall）所受之側向土壓力分為靜止（at-rest）、主動（active） 和被動（passive）等狀態。請問此三狀態的側向力對應的擋土構造之移動或轉動 為何？ 何謂深基礎（Deep foundation）？此類基礎有何優點？

下圖中的土壤（灰色區域）垂直紙面厚度為1 m，左右水位差保持在2 m，k 為滲透 係數（hydraulic conductivity），試求： 等值滲透係數以及每秒的滲流量（cm3/sec/m）？（10 分） Ａ點的水力梯度（hydraulic gradient）以及孔隙水壓力（pore water pressure）？ （15 分）

根據地調資料顯示，臺灣林口地區的紅土層屬CL 分類。今欲針對蓄水堤壩的施工 滾壓，提出設計要求。試就下列項目作答：  擬採修正夯實試驗的夯實曲線結果，要求現地滾壓應達95%的 max d, ρ （最大乾密 度），試手繪並指出施工控制的現場土壤含水量範圍。（5 分）  如何界定最佳含水量（OMC）以及乾側與濕側？其顆粒排列成何種狀態？（5 分）  試就 項所繪的夯實曲線上各點試樣所對應的滲透係數（k）試驗結果，對應繪 出k 與w%含水量趨勢圖；並進一步指出現地施工含水量範圍應如何明確要求？ （15 分）

大地工程問題之應力分析中，常模擬為平面應變或軸對稱之簡化分析，何謂平面應 變？何謂軸對稱？並分別舉例說明之。（15 分）

一砂土的max e = 0.9, min e = 0.5, Gs = 2.65。當以10%含水量夯實到70%相對密度時， 其乾土單位重和溼土單位重各為多少 3 kN/m ？（15 分） 103年公務人員特種考試外交領事人員 及外交行政人員、國際經濟商務人員、 民航人員及原住民族考試試題 代號： 考 試 別：原住民族特考 類 科 組：土木工程 全一張 （背面） 51860 51960

試說明一般建築地基調查範圍、點數與深度之決定原則。並由土壤力學觀點說明同 一地基上，結構物不同（如蓋三層樓房之獨立基腳相對於三十層樓房之筏基）所需 調查深度不同之原因。（25 分） （請接背面） 2 m 5 m A 10 m 10 m 10 m k1=0.1cm/sec k2=0.01cm/sec 1 0 3 年公務人員特種考試警察人員考試 103年公務人員特種考試一般警察人員考試 103年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 全一張 （背面）

水流經土層的滲流網（seepage flow net），乃為Laplace’s Eq.的圖解方法。試證明流 線（flow line）與等勢線（equipotential line）在土壤為等向性（isotropic）條件下必 須垂直（可繪流網圖輔助說明）。（15 分）

有一飽和黏土試樣，取自一黏土層之地表面下10 m 深的地方，該試樣由實驗室試 驗得到以下資料：Cc=0.40，Cr=0.05，OCR=6，含水量w=25%，Gs=2.70。該地 層之地下水位與地表面同高，試計算並繪圖表示該黏土之含水量與深度的關係圖， 及OCR 與深度的關係圖。以上兩圖深度請繪到60 m 深，並標示1、5、10、30、 60 m 深等處之含水量及OCR 的值。（20 分）

如圖所示之邊坡沿著可能的平面AC 破壞（提示：ABC 楔塊之土重W，土壤之有效 剪力強度參數 'c 、 ' φ ，假設平均水位在破壞面上的高度為 w z ，假設邊坡垂直於紙面 之長度為無限，以一單位長度計算） 請依極限平衡概念推導抗滑動破壞的安全係數。（15 分） 請解釋為何沿此坡面的破壞大多發生於連續降雨過後。（10 分） W A B C α 破壞面

如下之示意圖【D1=1m，D2=2 m（定義D1＋D2=Df），β=0°， 3 kN/m 17.8 γ = ， 3 sat kN/m 5.8 1 γ = ， kPa 10 c'= ，φ′=30°】，一偏心載重之矩形基礎，其寬為B=2 m、 長L=4 m；若今僅於寬度B 方向產生偏心距（e=0.15 m），請依據Meyerhof（1963） 所提出的極限承載力公式計算當安全係數為2.5 之容許總載重Qall。（25 分） （註： γi γd γs γ qi qd qs q ci cd cs c u F F F BN 0.5γ F F F qN F F F N 'c q + + = ，其中Nc、Nq、Nγ 為承載 力因子、當φ′ =30 ° 時， 30.14 Nc = ， 40 .8 1 Nq = ， 22.40 Nγ = ；形狀因子： c q cs N N L B 1 F + = ， φ′ + = tan L B 1 Fqs ， L B 0.4 1 F s γ − = ；載重傾斜因子（當β=0°）： 1 F F F i γ qi ci = = = ；深度因子（當φ′ ＞0）：若 1 B Df ≤ 時， φ′ − − = tan N F 1 F F c qd qd cd ， ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ ′ − ′ + = B D ) sin (1 tan 2 1 F f 2 qd φ φ ， 1 Fγd = ；若 1 B Df > 時， φ′ − − = tan N F 1 F F c qd qd cd ， ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ ′ − ′ + = − B D tan ) sin (1 tan 2 1 F f 1 2 qd φ φ ， 1 Fγd = ） β c′ sat γ γ φ′ 中心線

某均勻正常壓密黏土層於深度10 m 位置取樣，進行三軸壓密排水試驗（CD test）， 相關資料列於下： 地下水位（GWT）在地表， 均勻正常壓密黏土的 sat ρ （飽和密度）=19.8kN/m3。 假設    25 ：  試求K0 =？（5 分）  請正確規劃CD 試驗的三組試樣所需施加的靜水壓密壓力（hydrostatic consolidation），並說明選取壓密壓力的理由與考量為何？（10 分）  夾角為    25 的莫耳圓破壞包絡線，是否通過原點？即c'（凝聚力）=0。試問為 何此正常壓密的黏土凝聚力「c'」可視為「零」？（10 分） 103年公務人員高等考試三級考試試題 代號： 全一張 （背面） 25340 25540 25640

某基地擬興建一棟大樓，地上20 層樓，每層0.8 t/m2。地下室五樓，開挖深度20 m， 每層1.1 t/m2，地下室面積2800 m2。參考鄰近工址之鑽探資料，地表面到地下 60 m 主要為軟弱黏土，γ=1.7 t/m3，60 m 以下為岩盤，地下水位於地表下5.0 m。 試回答以下問題： 依國內建築技術規則之相關規定，試決定地質鑽探之孔數。（5 分） 原規劃最大鑽探深度為30 m 深，試依擋土壁貫入深度、建物重量與挖除土 重、岩盤深度，檢討判斷此深度是否合適，若不合適則建議合適方案。（10 分） 若基礎底面黏土層之凝聚力C=2.0 t/m2，土壤內摩擦角ϕ=15°，試計算該土壤之 無圍壓縮強度qu 及不壓密不排水剪力強度Su 各為何？（10 分） 103年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 全一張 （背面）

某近海岸邊的海埔新生地，欲建造地上四層，地下一層的展覽館，建物配置呈「L 型」占地約為1500 坪，約1/4 面積為配置的設備區，荷重為其餘區域的2 倍。基地 地調資料顯示深度-20 m 內均為中等緊密至疏鬆的粉質細砂，SPT-N 值約為4~7，屬 低-中的液化潛勢地盤。針對上述的相關資訊，試就下述三組設計方案詳論優缺點， 並選取一最優方案以及其設計考量：（25 分）  採用樁基礎至-20 m 以下緊密砂礫石層  使用 方案樁基礎配合地盤改良液化深度範圍的土層  僅採適當配置的地盤改良即可

有一基樁直徑為500 mm，完全被打入黏土（Clay）層中（如剖面圖所示），其中 土層一(0~10 m)為正常壓密、土層二OCR=1.5，若所有黏土之ϕ R=32°，地下水位 在地表下3 m，試回答以下問題： 請計算樁底之極限點承力Qp。（10 分） 試分別以α 法(Cu1=50 kN/m2 時，α1=0.9；Cu2=150 kN/m2 時，α2=0.35)、λ 法 (L=25 m 時，λ=0.155)及β 法，計算樁身之極限摩擦力QS。（15 分） 7 m 3 m 15 m 土層一 土層二 Cu1 =50 kN/m2 r =17 kN/m3 地下水位 Cu1 =50 kN/m2 r =17 kN/m3 Cu2 =150 kN/m2 rsat =20 kN/m3