土木工程 93 年土壤力學考古題

某一可壓縮黏土層之厚度為4 m，受壓1 年後，在雙向排水狀況，黏土層發生50%主 壓密沉陷，壓密沉陷量為80 mm。若性質相似之黏土層厚度為40 m，承受相同的載 重1 年及4 年後，在雙向排水狀況，試計算將分別發生多少的壓密沉陷量？（25 分）

解釋名詞：（每小題5 分，共25 分） 阿太堡限度（Atterberg limits） 統一土壤分類法（Unified soil classification system） 土壤液化（Soil liquefaction） 工地原始壓密曲線（Field virgin consolidation curve） Boussinesq 理論垂直應力影響圖（Influence chart for vertical pressure based on Boussinesq’s theory）

如圖所示之地層剖面圖，黏土層為正常壓密黏土，黏土層上方及下方均為砂質土壤， 地下水位位於地表面；砂土單位重、黏土單位重、黏土比重、黏土含水量及黏土壓 縮性係數均示於圖上；已知地表上有一超荷重（surcharge） 200

試說明下列專業名詞之意義和概略內容。（30 分） 上、下界值理論（Upper bound theory and Lower bound theory）。 載重和阻力係數設計（Load and Resistance Factor Design, LRFD）。 鉛直排水工法（Vertical drain method）。

某砂土試體進行直接剪力試驗，破壞時試體承受之正應力為300 kN/m2，剪應力為 200 kN/m2。試求此砂土之內摩擦角，破壞時的最大主應力及最小主應力。（25 分）

有一土壤粒徑分析試驗結果如下表，請：（25 分） 繪出粒徑分布曲線 求出D10、D30、D60 求出均勻係數Cu（Uniformity coefficient）、級配係數Cz（Coefficient of gradation） 美國篩號 篩孔尺寸(mm) 停留各篩土壤質量(g) 4 4.75 0 10 2.00 19 20 0.850 53 40 0.425 91 60 0.250 82 100 0.150 92 200 0.075 59 底盤 ── 27

m / kN ，求此超荷 重作用下之壓密沈陷量。（25 分） 二、如圖所示為寬2.0 m 之方形基礎，地盤為黏性土壤，地下水位在地表下1.0 m 處，地 下水位上方黏土處於飽和狀態；黏土飽和單位重 sat γ 、不排水剪力強度示於圖上；假 設安全係數為3.0，計算基礎之總容許承載重（gross allowable load）。（25 分） all Q 0 2 0 2 2.0 m × 2.0 m γsat＝20 kN/m3 cu＝60 kN/m2 九十三年公務人員高等考試三級考試第二試試題 代號： 科 別： 土木工程、水利工程（選試渠道水力學）、 水利工程（選試海岸工程） 全一張 （背面） 34110 34410 34510

一黏土進行壓密不排水（CU）三軸試驗，土壤試體破壞狀態之數據如下： 圍壓：150 kN/m2，軸差應力：260 kN/m2，孔隙水壓：60 kN/m2；若該黏土試體屬原 狀土(intact soil)，且係取自深度10 公尺處之均質土層，土壤單位重約為20 kN/m3， 地下水深度為2 公尺，毛細層接近地表面。（20 分） 試計算該黏土的剪力強度參數c’ 和φ’。 試討論該黏土試體取樣前後之最大預壓密應力pc’。

試說明何謂標準貫入試驗（Standard Penetration Test）？這個試驗可獲得甚麼結果？ 這些結果與土壤之工程性質有何關連性？（15 分）

有一壩體如下圖所示，請繪流線網並計算壩下之滲流率。（25 分） 九十三年交通事業郵政人員升資考試試題 級 別： 員級晉高員級 類 科： 土木工程 全一張 （背面）

如圖所示之擋土牆，牆背後土壤為砂質土壤；砂質土壤之單位重、強度參數及地下水 位位置示於圖上，求作用於擋土牆上之總側向力之合力大小及方向。（25 分） 0 = ′c 15 = γ 3 m / kN 0 30 = ′ φ 0 = ′c 0 30 = ′ φ 3.0 m 5.0 m 20 = sat γ 3 m / kN

試求下圖RC 擋土牆之 內穩定安全係數和 滑動安全係數。（20 分）

何謂岩心品質指標（Rock Quality Designation）？何謂取樣比（Recovery Ratio）？ （10 分）

如下圖所示，有一黏土層厚3 公尺，承受1.5m × 1.5m 之方形基腳傳遞之荷重，若 此黏土層為正常壓密黏土且基腳荷重是以45° 向下傳遞，請問其最終沈陷量為何？ （25 分）

有兩個完全相同的正常壓密黏土試體，其中一個試體進行三軸CU 試驗， 圍壓 3 σ = 150 2 m / kN ，破壞之軸向應力 1 σ = 270 2 m / kN ，破壞之孔隙水壓力為 100 2 m / kN ；另一個試體進行三軸CD 試驗，試驗之圍壓為 3 σ = 50 2 m / kN ，求試體 破壞之軸向垂直應力 1 σ 。（25 分） 3.0 m 5.0 m 30° 30°

一工地以明挖支撐（braced cut）方式進行基礎構工（如下圖），開挖深度為7 公尺， 橫撐（strut）水平跨距為4 公尺。鑽探顯示地層多為CL-ML 土壤，地下水位距地面 3 公尺，土壤無圍壓縮剪力強度（qu）約為80 kN/m2、單位重約為20 kN/ m3。試以 Peck 所建議之視土壓力（design pressure envelopes）方式計算 圖中板樁牆身之最大 彎矩（Mmax，單位：kN-m/m） 試求橫撐B 所承受之壓力（單位：kN）， 試問上 述土壓力假設之適用性為何，其他土壓力考慮方式為何？（30 分） c = 0, φ = 35 o γ = 18 kN/m3 γc = 24 kN/m3 c = 30 kN/m2, φ = 20 o γ = 19 kN/m3 2 1 1 m 1.3 m 0.5 m 1.2 m soil#1 soil#1 3.5 m 0.5 m soil#2 A B C 1 m 2.5 m 2.5 m 1 m （ 橫撐 板 樁 牆 （

某一重力式垂直擋土牆高4 m，牆背為水平之回填土。回填土的單位重為18 kN/m3， 內摩擦角為25o，凝聚力為10 kN/m2。（25 分） 試計算並繪出作用在擋土牆的蘭金（Rankine）主動土壓力分布圖。 試求張力裂縫之深度。 試計算張力裂縫發生前，每單位長度擋土牆承受之主動土壓推力。 試求張力裂縫發生後，每單位長度擋土牆承受之主動土壓推力。