土木工程 99 年土壤力學考古題

某工址地層為黏土層上覆砂土層，且地下水位接近地表，試分別說明利用降低地下 水位使砂土層緊密及黏土層壓密之改良機制。（25 分）

某黏土層欲進行工程開挖，在未開挖前，先進行標準貫入試驗，在地表下6 m 處以 分裂式取土器取得銅管試樣，該銅管內徑3.5 cm，高度為7.0 cm，淨重為95.7 克， 取得銅管內滿含試樣總重222.0 克，銅管及試樣烘乾後重189.2 克，該試樣經比重 瓶試驗，求得試樣比重為2.71，又由阿太堡試驗求得該試樣之液性限度為45，塑性 限度為20，試樣不含有機質，試計算此試樣之： 含水量（4 分） 總單位重（4 分） 乾土單位重（4 分） 孔隙比（4 分） 飽和度（4 分） 依美國統一土壤分類法（USCS），此試樣之分類符號及名稱各為何？（4 分） 經快載重試驗求得，地表下6 m 處黏土之不排水強度cu 為11 kPa，如何藉此判斷 此黏土層為正常壓密土壤或過壓密土壤？（假設地下水位很接近地表）（6 分）

如圖所示為三個立管水壓計之配置與水壓面位置，並用以量測兩阻水層間之含水層水壓 分布。經現地透水試驗顯示含水層之滲透係數為0.2 cm/sec。試回答下列問題：（25 分） 判定此含水層為受限含水層（Confined Aquifer）或自由含水層（Unconfined Aquifer）？ 判別此含水層之土壤類型？ 決定地下水流向？ 計算最大水力坡降？ 計算地下水流速（cm/sec）？ B 140 m C 61 m A

如圖1(a)所示，某工程將於飽和軟弱黏土層開挖，開挖深度與時間之關係如圖1(b) 所示，試以軟弱黏土層之Q 點處為考量重點，分別繪製Q 點之下列關係圖： 因土層開挖產生之剪應力與時間之關係圖（4 分） 孔隙水壓力與時間之關係圖（4 分） 土壤剪力強度與時間之關係圖（4 分） 開挖邊坡之安全係數與時間之關係圖（4 分） 假設上述之開挖時間很短，試說明總應力分析法及有效應力分析法之使用時機， 並說明何時為最危險狀態？（4 分） 假設開挖前以井點降低地下水位，以使開挖時，坡面無水滲流，經快載重試驗求得， 黏土平均之不排水強度cu為20 kPa，假設開挖深度H 為5 m，邊坡角度β 為50 度， 試求開挖完成時，邊坡之安全係數？（假設黏土之平均飽和單位重為19 kN/m3）。 （5 分） 99年公務人員特種考試警察人員考試及 99年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 類 科： 土木工程 全一張 （背面）

若欲於某平緩基地建築大型油槽，試說明該基地在基礎部分之工址調查重點應包括 那些項目與內容？（15 分）若將相同之工程案構築於山坡地，則工址調查的項目與 內容有何差異？（10 分）

有某無凝聚性土試樣，進行飽和壓密排水試驗，試驗後得結果：cd＝0 kPa，內摩擦 角φd＝30 度，如果同樣試樣使用圍壓σ3＝200 kPa 進行飽和壓密不排水試驗，試樣 破壞時，軸差應力(∆σd)f＝150 kPa。試作答： 何謂飽和壓密不排水試驗？說明此試驗可獲得那些強度參數及其用途？（10 分） 此試樣之壓密不排水試驗之總應力之內摩擦角φcu 為若干？（5 分） 破壞時之孔隙水壓力uf 為若干？（5 分） 破壞時之孔隙水壓力參數Af 為若干？（5 分）

如圖所示，由9 支單樁組成3×3 群樁，每一單樁直徑D = 0.5 m，樁間距d = 1.5 m， 樁長度L = 20 m 建置於黏土層中。試計算此摩擦樁之群樁效率（group efficiency）。 （25 分） L D d d d d d d 510 m 235 m A B C 高程122.92m 高程122.03m 高程120.51m 阻水層 3.5 m 含水層 阻水層

有某3×3 群樁平面圖如圖2 所示，假設此群樁打入24 m 均質正常壓密黏土層，黏 土層下為緊密砂層，此黏土層之含水量ω 為40%，比重GS 為2.70，cu＝48 kPa，地 下水位位於地表下3 m 處。基樁樁帽底面位於地表，基樁直徑D 為400 mm，樁中 心至樁中心之間距s 為1000 mm，樁長L 為18 m， 假設考慮群樁效率＝0.85，試以α 法計算本群樁之容許承載力（使用FS＝3）為 若干kN？（10 分） 請計算本群樁承受（含樁帽）容許載重時之壓密沉陷量為若干m？假設壓力以 2：1（V：H）分布方式向下傳遞，考慮之黏土層分兩層計算其壓密沉陷量。 （10 分）（提示：Cc＝0.0115ω） 相關之提示圖:

一座重力式擋土牆之牆高H = 6.7 m，牆後回填土之內摩擦角φ = 20°，凝聚力c = 12 kN/m2， 回填土單位重為18.2 kN/m3。依據朗金（Rankine）土壓力理論：（20 分） 試計算回填土張力裂縫之深度。 若無張力裂縫，每單位長度作用於牆面（per unit length of wall）之主動土壓合力。 若張力裂縫開裂，每單位長度作用於牆面之主動土壓合力。 若張力裂縫開裂且裂縫內充滿雨水，每單位長度作用於牆面之側向合力。