水利工程 102 年土壤力學概要考古題

某地層由三層土層組成，每一層的水平滲透係數為k1、k2、k3，每層土厚H1、H2、 H3。 試推導該地層水平與垂直等效滲透係數。（10 分） 假設H1=1m、H2=1.5m、H3=2m；k1=3.2×10-2cm/sec、k2=1×10-4cm/sec、k3=2.5×10-3cm/sec， 試求地層水平與垂直等效滲透係數之比值。（10 分）

某砂土試體施作三軸壓密排水剪力試驗，初始圍壓為150 kPa，試體破壞時之軸差 應力為300 kPa，試回答下列問題： 求內摩擦角（假設c＝0）。（5 分） 求試體破壞時在破壞面上之剪應力τff 及試體破壞面與水平面之夾角。（10 分） 求破壞時之最大剪應力τmax。（10 分）

美國統一土壤分類系統（Unified Soil Classification System）中所包含的試驗項目為 何（12 分）？統一土壤分類系統中所用Pt、GP、CH 與OL 等英文字母所代表的意義 為何（8 分）？

有一卵礫石現地基本性質試驗，挖除試樣後試坑之總體積為0.11008 m3，其中有一 塊石重34.25 kg，其餘試驗資料如下表所列，水密度為1000 kg/m3，試推求含塊石 與未含塊石之試樣乾密度（kg/m3）？（假設塊石比重2.64、含水量0.5%）（25 分） 篩網尺寸 個別留篩 濕重(kg) 含水量 % 6" 9.24 0.51 3" 41.94 1.62 3/2" 47.36 1.37 3/4" 27.38 1.94 <3/4" 119.36 6.39

試對利用Casagrande 法在e-logσ'圖上求取黏土預壓密應力的過程加以描述並用簡圖 說明。（10 分）

何謂標準普羅克特夯實試驗（Standard Proctor Compaction Test）？其試驗目的為何？ 並估算其單位體積之夯實能量（kN-m/m3）。（25 分）

如何以單向度壓密試驗結果判定現地土層為正常壓密黏土或過壓密黏土？（10 分）

解釋名詞：（每小題5 分，共25 分） 達西定律（Darcy's law） 水力坡降（Hydraulic gradient） 流線網（Flow net） 管湧（Piping） 受壓水流（Confined flow）

何謂夯實（Compaction）（5 分）？何謂壓密（5 分）？ 六、依Terzaghi 所提出淺基礎理論，繪圖並說明下列問題： 基礎下方土壤內部全面破壞時，破壞面的形式（4 分）及其分區（6 分）。 在考慮乾土層中基礎極限承載力理論時，需要知道那些土壤參數與基礎之幾何參 數？（10 分） 七、請分別畫出擋土牆水平狀背填土（內摩擦角為φ的砂）靜止土壓力莫耳圓（4 分）、 Rankine 主動土壓力莫耳圓（3 分）及Rankine 被動土壓力莫耳圓（3 分）三者與 Mohr-Coulomb 破壞準則之間的關係。（三個莫耳圓請繪於同一圖上）