水利工程 103 年土壤力學考古題

試繪圖說明室內變水頭土壤滲透試驗的配置，推導滲透係數的關係式，並說明其適 用之土壤種類。（25 分）

在統一土壤分類系統（USCS）中，針對礫石（gravel）與砂土（sand）兩種顆粒土 壤：  如何決定級配良好（well-graded，W）與級配不良（poorly-graded，P）？（4 分）  並以手繪繪出GSD（粒徑分佈）曲線，表示良好、均勻（uniform），以及間隔 的級配（gap-graded）差異。（6 分）

某正常壓密黏土，由三軸壓密不排水試驗(CU)之結果，得總應力摩擦角ϕcu=24º，有 效應力摩擦角ϕ'cu=32º，試問： 若進行三軸壓密不排水試驗(CU)，已知破壞時之垂直向總應力為σ1f=400 kN/m2， 求破壞時之側向有效應力σ'3f 為何？超額孔隙水壓力uf 為何？（15 分） 若進行三軸壓密排水試驗(CD)，已知其壓密應力為200 kN/m2，求破壞時之垂直 向總應力σ1f 為何？（10 分）

根據地調資料顯示，臺灣林口地區的紅土層屬CL 分類。今欲針對蓄水堤壩的施工 滾壓，提出設計要求。試就下列項目作答：  擬採修正夯實試驗的夯實曲線結果，要求現地滾壓應達95%的 max d, ρ （最大乾密 度），試手繪並指出施工控制的現場土壤含水量範圍。（5 分）  如何界定最佳含水量（OMC）以及乾側與濕側？其顆粒排列成何種狀態？（5 分）  試就 項所繪的夯實曲線上各點試樣所對應的滲透係數（k）試驗結果，對應繪 出k 與w%含水量趨勢圖；並進一步指出現地施工含水量範圍應如何明確要求？ （15 分）

有一3 m×3 m 之方形基礎座落於堅硬黏土層中，此基礎頂面埋設於地表下深度1 m 處，基礎之厚度為1 m，土層總單位重為20 kN/m3，不排水剪力強度為150 kPa， 如果作用於此基礎之力方向為垂直且其作用點位於基礎中心， 請寫出針對方形基礎之Terzaghi 極限承載力公式。（5 分） 如果地下水深度位於地表面，請問基礎之極限承載力。（5 分） 如果地下水深度位於地表面下1 m 處，請問基礎之極限承載力。（5 分） 如果地下水深度位於地表面下2 m 處，請問基礎之極限承載力。（5 分） 如果地下水深度位於地表面下10 m 處，請問基礎之極限承載力。（5 分） （提示：請使用Terzaghi 極限承載力公式及下表承載力係數） ϕ(deg.) Nc Nq Nγ 0 5.7 1 0 5 7.3 1.6 0.5 10 9.6 2.7 1.2 15 12.9 4.4 2.5 20 17.7 7.4 5 25 25.1 12.7 9.7 30 37.2 22.5 19.7 34 52.6 36.5 35.0 35 57.8 41.4 42.4 40 95.7 81.3 100.4 45 172.3 173.3 297.5 103年公務人員特種考試關務人員考試、103年公務 人員特種考試身心障礙人員考試及103年國軍 上校以上軍官轉任公務人員考試試題 考 試 別： 身心障礙人員考試 全一張 （背面）

水流經土層的滲流網（seepage flow net），乃為Laplace’s Eq.的圖解方法。試證明流 線（flow line）與等勢線（equipotential line）在土壤為等向性（isotropic）條件下必 須垂直（可繪流網圖輔助說明）。（15 分）

如下圖所示之錨定鋼板樁（Cantilever sheet-pile wall），貫入黏土層；水位低於地表 2 m。 請計算鋼板樁得以維持穩定的理論貫入深度與建議之設計貫入深度。（15分） 計算「單位寬度」（每公尺）之錨定力(F )。（5 分） 概估錨定端與鋼板樁間之最短距離。（若條件不足，請自行合理假設）（5 分） 鋼板樁 σall = 175 MPa GWT 錨定 砂 γmoist = 19 kN/m3 c' = 0, ϕ' = 35º 5 m 1 m 1 m 砂 γsat = 20 kN/m3 c' = 0, ϕ' = 35º 黏土 γsat = 19 kN/m3 ϕ = 0º, cu = 30 kPa

某均勻正常壓密黏土層於深度10 m 位置取樣，進行三軸壓密排水試驗（CD test）， 相關資料列於下： 地下水位（GWT）在地表， 均勻正常壓密黏土的 sat ρ （飽和密度）=19.8kN/m3。 假設    25 ：  試求K0 =？（5 分）  請正確規劃CD 試驗的三組試樣所需施加的靜水壓密壓力（hydrostatic consolidation），並說明選取壓密壓力的理由與考量為何？（10 分）  夾角為    25 的莫耳圓破壞包絡線，是否通過原點？即c'（凝聚力）=0。試問為 何此正常壓密的黏土凝聚力「c'」可視為「零」？（10 分） 103年公務人員高等考試三級考試試題 代號： 全一張 （背面） 25340 25540 25640

某近海岸邊的海埔新生地，欲建造地上四層，地下一層的展覽館，建物配置呈「L 型」占地約為1500 坪，約1/4 面積為配置的設備區，荷重為其餘區域的2 倍。基地 地調資料顯示深度-20 m 內均為中等緊密至疏鬆的粉質細砂，SPT-N 值約為4~7，屬 低-中的液化潛勢地盤。針對上述的相關資訊，試就下述三組設計方案詳論優缺點， 並選取一最優方案以及其設計考量：（25 分）  採用樁基礎至-20 m 以下緊密砂礫石層  使用 方案樁基礎配合地盤改良液化深度範圍的土層  僅採適當配置的地盤改良即可