土木工程 113 年土壤力學考古題

已知一建案現場正常壓密黏土層厚度（H）為7.4 m，黏土層中點之初始 孔隙比（e0）為0.988，比重（Gs）為2.76；將該不擾動土壤在試驗室進 行單向度壓密試驗，模擬建築物加載後，黏土層中點之孔隙比（e）為 0.942，黏土在該應力範圍內之壓密係數（Cv）為0.0212 cm2/min，試問： 該土層因高樓建築施加載重後，所產生之主要壓密沉陷量為多少公分？ （10 分） 若該土層為雙向排水，請問該黏土層因高樓建築所產生之主要壓密沉 陷量達到90%所需要之時間為幾個月？（已知壓密度(U) = 10%，時間 因子(Tv) = 0.197；壓密度(U) = 90%，時間因子(Tv) = 0.848）（15 分）

請解釋下列土壤力學領域的符號或名詞：（每小題5 分，共25 分） D10 Relative density Critical hydraulic gradient Sand cone method Plasticity chart

某土壤進行室內定水頭試驗，土壤試體長度20 公分，直徑5 公分，水頭 差為8 公分，經20 分鐘後量得流出水量體積為40 立方公分。試推導此 室內定水頭土壤的滲透係數公式，並求該土壤滲透係數為多少？（25 分）

某一工程欲採用砂土材料進行回填，由試驗室夯實試驗得知該砂土之最 佳含水量（O.M.C.）為17.8%，最大乾密度 d max （ ）為17.5 kN/m3；工地現 場回填夯實後進行工地密度檢測，得知現場夯實後土壤之濕密度為 21.8 kN/m3，乾密度 d 為18.5 kN/m3，試問： 現場之相對夯實度（Relative Compaction）為何？（10 分） 試以夯實曲線說明在何種狀況會得到第小題之結果，並說明此狀況 對土壤剪力強度之影響。（15 分）

某土壤進行物理性質試驗，數據如下：液性限度LL=52%，塑性指數 PI=20%，54%通過200 號篩，比重GS＝2.7。此土壤進行Proctor Test， 求得壓實後試體X 具有最大乾單位重γdmax=20.37 kN/cm3 及最佳含水量 OMC＝10%，請問試體X 的飽和度是多少？（25 分）

在電腦模擬深開挖的分析中，為評估大地深開挖的安全，若採用不同開 挖方式，如逆打工法和順打工法，各自要模擬到那一個施工階段？又對 於逆打和順打不同支撐方式，兩種支撐系統是否都需要模擬預力？若有 不同，其理由為何？（25 分）

將一正常壓密黏土進行三軸壓密不排水（CU）試驗，已知圍壓（Confining Pressure）為48 kN/m2，破壞時的軸差應力（Deviator Stress）為50 kN/m2， 破壞時所量測到的孔隙水壓為18 kN/m2，試求： 總應力破壞包絡線情況下之壓密不排水摩擦角（ CU  ）。（10 分） 有效應力破壞包絡線情況下之排水摩擦角（ CD  ）。（10 分）

請以Terzaghi 單向度壓密理論回答下列問題： 某地層為厚度10 m 之飽和正常壓密黏土層，上為砂土層，下為岩盤。在 外加載重作用下，預估黏土層最終將產生30 cm 之主要壓密沉陷量。現 場觀測結果顯示，在外加載重作用30 天後此黏土層有9 cm 的沉陷量。 【假設砂土層及岩盤的壓縮性可以忽略】。 Terzaghi 推導壓密方程式過程中做了那些假設？（10 分） 黏土層達到27 cm 的沉陷量需幾天？（10 分） 求黏土層壓密係數。（5 分） 【參考資料】 平均壓密度（U）與時間因素（Tv）之關係 U 0.1 0.3 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 1.0 Tv 0.008 0.071 0.197 0.287 0.403 0.567 0.848 1.163 ∞

有一靠近淡水河邊的全套管基樁新建工程，樁徑100 公分，該地質為沉 泥質砂土，N 值約為6-10，地下水位在地表面下3 米深。第一天基樁施 工開挖到31 米深後，準備隔天吊放鋼筋籠及灌漿等後續工作，不料隔天 一早到現場，發現該基樁樁底已被上升10 米的泥砂回填至21 米左右， 樁內有砂湧隆起約近8 立方米，施工單位雖持續挖掘，砂湧仍不斷發生， 鋼筋籠無法順利下放。試詳細探討其原因及可能解決對策有那些方法？ （25 分）

請回答下列問題： 阿太堡限度中的液性限度（Liquid Limit）是利用何種試驗求得？（10 分） 試說明在美國統一土壤分類法（USCS）中，何種情況會使用到塑性圖 （Plasticity Chart）？（10 分） 已知庫倫（Coulomb）土壓力理論考慮擋土牆與土壤之間的摩擦力，請 說明擋土牆背填土為砂土情況下，該土壤之內摩擦角（）與牆背摩 擦角（）對主動土壓力係數大小之影響為何？（10 分）

下表為CU 三軸試驗的數據，請求取Mohr-Coulomb failure criterion 相關 之剪力強度參數。（25 分） 試體編號 圍壓 kN/m2 軸差應力 kN/m2 破壞時孔隙壓力 kN/m2 試驗結束應變% #1 100 300 40 10% #2 160 360 70 10%

何謂部分補償基礎？何謂完全補償基礎？若基礎開挖過深導致地盤淨 壓力爲負值，該如何處置？有那些方法？（25 分）