土木工程 112 年大地工程學考古題

某運動場工地需要大量回填土方，現有兩基地土方被考慮為被借土區， 兩基地土方比重都是2.70，其中A 基地之土壤單位重16 kN/m3，含水量 10%。B 基地之土壤單位重14 kN/m3，含水量14%。需求土方之運動場 工地需要壓實後的土方為30000 m3，含水量為14%，單位重為20 kN/m3。 土方回填施工前，其中有一基地的土方因含水量不足，需要額外的加水。 依市場調查，兩基地土方單價都是800 元/m3，交通費160 元/m3，若需 另外加水其單價為50 元/m3。試計算比較選擇A 和B 兩基地的土方，各 自需要多少經費才可完成此運動場填土工程？（25 分）

擋土牆高度為H，牆背填土為具有凝聚力c 及摩擦角ϕ 之土壤，設土壤 之莫爾庫倫破壞準則為τ = c + σn×tanϕ。 ㈠試推導蘭金（Rankine）主動土壓力、被動土壓力之公式，並畫出該破 壞準則分別與應力莫爾圓的關係。（15 分） ㈡分別列出蘭金（Rankine）主動與被動土壓係數及其土壓力合力。（10 分）

下表為某土壤之三軸試驗結果，試體為飽和正常壓密黏土，室壓（圍壓） 維持在10kN/m2，軸差應力逐漸增加至試體破壞。 軸向應變εaxial（%） 0 1 2

6 8 10 12 軸向應力增量Δσ(kPa) 0 3.5 4.5 5.2 5.4 5.6 5.7 5.8（破壞） 孔隙水壓增量Δu(kPa) 0 1.9 2.8 3.5 3.9 4.1 4.3 4.4 ㈠試繪Δσ 和Δu 對軸向應變εaxial 之關係曲線圖，並計算破壞時超額孔 隙水壓參數Af。（10 分） ㈡繪此試驗之總應力和有效應力之應力路徑（stresspath），即p,q 圖。（10 分） ㈢求此土壤之排水摩擦角為何？（已知c'=0）（5 分） 四、近期已通車使用之新北市安坑三孔隧道，它包含中間之輕軌隧道及平行 鄰接兩邊之公路隧道。當初施工時以五孔隧道方式進行開挖施工，完成 後為鄰接之三孔隧道。 ㈠試說明為何不將此三個平行隧道獨立分開，而規劃此三個隧道相連鄰 接在一起的可能原因？（5 分） ㈡試繪橫斷面圖說明當初以五孔隧道開挖之配置關係及以五孔隧道進 行開挖可能原因及目的為何？（10 分） ㈢施工可能面臨工程地質之挑戰有那些（就土地徵收面積、覆土深度、 隧道洞口等方面）？（10 分）