土木工程 95 年土壤力學考古題

試繪圖說明在都會區進行支撐開挖（braced cut），可能造成的各種問題，並說明 發生問題的原因。（15 分）

某建物下方有一黏土層，建物載重作用200 天後發生23.4 公分的壓密沉陷，依據實 驗室壓密試驗的結果，這相當於黏土層的30%壓密沉陷。請計算此建物載重作用前 五年造成的壓密沉陷量，並繪出其壓密沉陷－時間曲線。（25 分）

試將下列名詞譯為中文，並加以解釋說明在那些條件下，可能會發生這類的問題？ 又如何用工程的方法克服這些問題？（25 分） liquefaction piping settlement heaving active failure

板樁牆（sheet pile wall）常搭配使用之各種錨定（anchor）裝置，試繪圖說明這些 錨定裝置，要安裝在牆後何適當位置，方能發揮最大的功效？為什麼？（15 分）

在實驗室以某砂土試體進行直接剪力試驗，試驗開始即破壞時之應力狀況如下。 試驗開始時：垂直應力 kPa 500 v = σ ，靜止土壓力係數 5.0 Ko = 破壞時：垂直應力 kPa 500 v = σ ，剪應力 kPa 288 = τ 畫出代表開始時及破壞時應力狀況的摩爾圓。（5 分） 在圖上明白地指出各摩爾圓的極點（pole）的位置。（5 分） 求出破壞時各主應力（principal stresses）的大小及方向（與水平線的夾角）。 （15 分）

某工地在鑽探時，利用薄管取得飽和黏土試體，進行CU 三軸試驗，獲得下表的數據， 試利用該數據求取相關的剪力強度參數。（25 分） 試體編號 圍壓 kN/m 2 軸差應力 kN/m 2 破壞時孔隙水壓 kN/m 2 試驗終了應變 % A 75 220 30 10 B 125 265 50 10

某水壩下方土層的流線網如下圖所示。（25 分） 若土壤的滲透係數k = 3.5 × 10-4 cm/s，使用SI 單位計算水壩下方每單位長度 （m）、每天的滲流量（m3）。 計算壩體底部a、b、c、d 及e 點承受的上浮壓力（以kN/m2 表示）。

解釋名詞： 明挖覆蓋工法（cut-and-cover method）（7 分） 樁載重試驗（pile load test）（8 分）

何謂反循環基樁（Reverse Circulation Pile）？說明其施工之步驟。（10 分） 何謂基樁之負摩擦力（Negative Skin Friction）? 在可能發生基樁負摩擦力之地層 有何處理對策？（15 分）

某一土壤單元承受應力的狀況如下圖所示：（25 分） 試繪出此土壤單元的應力摩爾圓（Mohr’s circle）。 計算作用在DD 平面上的正應力σ及剪應力τ。 計算最大主應力 1 σ 及最小主應力 3 σ 的大小及方向（與水平面DD 的夾角）。 不透水層 土壤 壩 50m 1.6m 6.3m 17.2m 9.4m a b c d e A 40 kPa 10 kPa D B 20 kPa 10 kPa D A 30° B 95 年公務人員特種考試原住民族考試試題 代號： 類 科： 土木工程 全一張 （背面） 31160

某長條形支撐開挖（braced cut）的斷面如下圖所示。被開挖的土壤是黏土（clay）， 黏土單位重 = γ 17.8 kN/m3，凝聚力= c 40 kN/m2，內摩擦角 ° = φ 0 ，假設鋼材的容許 應力為 2 3 all m / kN 10 170× = σ ，橫撐（strut）之間的中心水平距離為3.0 m。依據 Peck（1969）所建議的方法： 繪出作用在板樁牆上的視土壓力分布（apparent pressure envelope）。（10 分） 計算作用在A、B、C、D 橫撐的水平載重。（10 分） 計算鋼板樁所需要的斷面模數（section modulus）。（10 分） 計算C 位置橫條（wale）所需要的斷面模數。（5 分） 黏土 c＝40 kN/m2 ° = φ 0 = γ 17.8 kN/m3 1.5 m 3 m 3 m 3 m 1.5 m A B C D

如下圖所示，有一方型基腳3m×3m，埋置於均勻砂質礫石層內2.0 m 深處，已知在 地下水位面以上之γ＝19 kN/m 3，地下水位面以下之γsat＝22 kN/m 3，且此砂質礫石層 之φ＝32°，安全係數Fs = 3.0，求下列情況下之土層容許載重（Qall）。（25 分） 已知：Nc＝36, Nq＝23, Nγ＝20 地下水位距地表8 m。 地下水位距地表3 m。 地下水位距地表1.2 m。 0.6m 1.4m Qall 3m × 3m

某一條型淺基礎的寬度為1.5 m，基礎底面之深度為Df = 1.0 m，土壤單位重 γ = 17.2 kN/m3，土壤內摩擦角φ = 28°，凝聚力c = 22 kN/m2，假設淺基處下方發生 全面剪力破壞（general shear failure），依據Terzaghi 所建議的極限支承力公式， 假設安全係數FS = 4.0，計算此淺基礎的淨允許垂直載重（allowable net vertical load-bearing capacity）。（註：當土壤內摩擦角φ = 28°，支承力因素Nc = 31.61、 Nq = 17.81、 γ N = 13.70）（20 分）