水利工程 101 年土壤力學概要考古題

有一正常壓密黏土（normally consolidated clay）進行壓密-不排水試驗（CU test），試體 破壞時得到下列結果：圍壓 kPa 83 3 = σ ，軸差應力 kPa 8. 62 ) Δ ( = f d σ ，孔隙水壓力 ，試求該土壤之不排水內摩擦角 kPa 47 ) Δ ( = f d u ) ( cu φ 及排水內摩擦角 ) (φ′ 。（20 分）

何謂土壤顆粒之有效粒徑（effective size）與均勻係數（coefficient of uniformity）， 其對土壤工程特性之影響為何？下圖為某一土壤粒徑分佈曲線，橫座標為粒徑大小 （mm），縱座標為土壤顆粒重量通過百分比（%），試求該土壤之有效粒徑、均勻 係數與曲率係數（coefficient of curvature）。（10 分） 100 0 40 60 80 20 100 10 1 0.1 0.01

如圖一所示，地下水位至少在地表面下10 m 深。圖中擋土牆向左移，使牆後背填 土壤側向土壓力達到主動條件。試分別計算作用於牆背上3 m 與5 m 深度處之側向 土壓力。（20 分） 圖一 6 m ° = ′ = 35 kN/m 2. 16

何謂土壤三軸壓密排水剪力試驗（Consolidated-Drained Triaxial Shear Test，CD test）？試繪圖說明其試驗步驟及可獲得之數據。（20 分）

φ γ 三、試說明黏性土壤承受載重時，應考慮那三類沉陷問題。（10 分）

一般夯實施工作業規範於每一次夯實均有最大填土厚度之限制，試說明其理由。 （20 分）

有一厚8 m之飽和粉土質黏土層位於礫石受壓含水層（confined aquifer）上，如圖二所 示。立管式水壓計顯示礫石層之水壓高出黏土層2 m。今欲在黏土層中開挖2 m深 ，構築基礎。施工後，將有100 kN/m2之平均壓力作用在基礎上。試求：（25 分） 開挖前，黏土層之向上單位面積滲流量。 開挖後，基礎構築前，土層抵抗上舉之安全係數。 基礎施工後，抵抗上舉之安全係數。 2 m 礫石層 粉土質黏土 7.2 = s G % 30 = n ω m/s 10 3 8 − × = k 8 m 圖二

有一垂直重力式擋土牆高度6 m，背填砂土表面呈水平，砂土剪力強度參數摩擦角 （φ）為30°，砂土之單位重γm為16 kN/m3，飽和單位重γsat為19 kN/m3，忽略牆身 與土壤間之摩擦力。若排水不良，水位上升至背填土地表以下3 m位置，試繪製作 用於牆身之水平主動土壓力示意圖，並求作用於牆身上之合力與作用位置。（25 分）

試說明統一土壤分類法（USCS）之土壤分類類別及其各不同土壤分類符號所代表 之意義。（25 分）

某一土壤經粒徑試驗分析後，得知通過200 號篩之土壤重量百分比為86%，且其塑 性指數為32，液性限度為70%，試求其群指數（Group Index），並判定本土壤作 為路基材料之合適性。（25 分）