水利工程 104 年土壤力學考古題

試繪圖說明「建築物基礎構造設計規範」對於利用側向土壓力來計算擋土壁貫入 深度D 的安全係數Fs 定義與規定。（10 分） 如圖所示的開挖工程，開挖面外側地表加載q = 10 kN/m2，開挖面外側地下水位 於地表下4 m，開挖面內地下水位於地表。開挖深度12 m，最下階支撐位於最終 開挖面上方3 m，擋土壁貫入深度10 m，擋土壁體容許彎矩Ms = 4000 kN-m/m。 試問利用側向土壓力來計算擋土壁體貫入的安全係數Fs 是否符合規範的規定。 （15 分）

試對下列問題作答： 定義土壤取樣管橫斷面之面積比，並說明其對土壤樣品之影響。（5 分） 若某次標準貫入試驗（SPT）之原始成果為（2、3、6 下），則該次試驗之SPT-N 值為何？另說明符號(N1)60 之意義為何？（6 分） 使用統一土壤分類系統（USCS）對某土壤樣品進行分類的結果為SM，請說明其 係符合那一些分類準則（criteria）？（5 分） 某回填土壤樣品之固體比重為2.68，且飽和度為90%和含水量為32%，則其單位 重為多少kN/m3？（5 分） 說明在擋土式開挖工程中地盤可能發生塑性隆起破壞之機制。（4 分）

某一飽和黏土試體進行三軸壓密不排水試驗（CU-Test），試驗結果獲知其有效 凝聚力 0 = ′c ，有效內摩擦角 ° = ′ 30 φ 。今以同樣試體進行三軸不壓密不排水試驗 （UU-Test），試體放入圍壓室測得孔水壓 50 0 − = u kPa，然後關閉排水閥，施加 圍壓100 kPa，施予軸差應力至試體破壞。已知破壞時，Skempton 之孔水壓力參 數 6.0 Af = 。試求試體之不排水剪力強度。（25 分） A B C 擋土壁 最下階支撐 3 m 12 m 10 m 4 m q = 10 kN/m2 砂土，γ = 18 kN/m3 砂土，γsat = 20 kN/m3 c' = 0，φ'= 33° 104年公務人員特種考試關務人員考試、 104年公務人員特種考試身心障礙人員考試及 104年國軍上校以上軍官轉任公務人員考試試題 全一張 （背面） 考 試 別： 身心障礙人員考試

某工址之地層剖面如圖一所示，從中可見地表以下有兩層砂土層和一層黏土層交互 出現。假設於地表施加寬廣之瞬時均佈載重，使得黏土層發生單向度壓密現象；另 假設砂土層之壓密壓縮現象可予以忽略。試對下列問題作答： 黏土層之壓密係數為0.002 cm2/sec、過壓密比（OCR）為1.5、初始孔隙比為1.0、 Cc 為0.50、Cr 為0.10、Cα 為0.020，砂土和黏土之單位重則顯示於圖一內。試計 算黏土層發生15 cm 壓密沉陷量所需之時間（以day 為單位）。（20 分） 續上題，試計算從主要壓密完成時間到20 年壓密時間之間將發生之二次沉陷量 （以cm 為單位）。（5 分） 註：以平均壓密度等於98%的條件來計算主要壓密完成時間；單向度壓密理論之時 間因子T 與平均壓密度U 的關係式為： ( )2 4 U T π = for % 60 0 ≤ ≤U ； [ ]) 1( 100 log 933 .0 783 .1 U T − − = for % 60 > U 60 = q kN/m2 kN/m3 GL-2m GL-5m GL-7m 砂土層 黏土層 GL-0m 104年公務人員高等考試三級考試試題 代號： 全一張 （背面） 25580-25780 圖二

如圖所示之重力壩剖面與流線網。壩體下方與岩盤間之土壤滲透係數為2×10-6 cm/sec。 試回答下列問題： 計算此重力壩每天每單位寬度滲漏量。（5 分） 決定壩底部最大與最小之上揚壓力之位置與大小。（10 分） 求算出口處之最大水力坡降。（10 分）

圖二顯示某方管之縱斷面，其左方開口處之水位和右方開口處之水位高程保持不變， 且方管內有兩處雙層淤積土壤；該方管之通水橫斷面尺寸為0.6 m × 0.6 m。圖二中 各淤積土壤之滲透性皆具等向性，其滲透係數為土壤1 之k1 = 0.004 cm/sec、土壤2 之k2 = 0.008 cm/sec、土壤3 之k3 = 0.003 cm/sec、土壤4 之k4 = 0.006 cm/sec；且在 縱斷面上，土壤1 之寬為0.6 m、高為0.3 m，土壤2 之寬為0.6 m、高為0.3 m，土壤 3 之寬為0.8 m、高為0.6 m，土壤4 之寬為0.8 m、高為0.6 m。試對下列問題作答： 計算方管內之滲流量（單位：m3/day）。（20 分） 計算方管內B 點之水壓力（單位：kPa）。（5 分）

有一樁基礎座落於均質黏土層，假設樁長為L、樁徑為B、黏土不排水剪力強度為su， 請配合繪圖說明工程師如何利用靜態樁載重試驗（以軸向壓載為例）之結果，回饋 分析該基樁於計算摩擦力時之樁土黏結經驗係數α（empirical adhesion factor）值。 （25 分） 1.6 m 50 m 9.4 m 17.2 m 6.3 m

一般將淺基礎之極限承載力（ultimate bearing capacity）除以安全係數以推估其容許 承載力。試對下列有關極限承載力之問題作答： 於推導淺基礎承受極限承載力公式時，Terzaghi 假設淺基礎下方土壤發生全面剪力 破壞，且破壞範圍由三種破壞區組成，試說明之。（6 分） 當淺基礎下方為黏土層，欲計算短期承載力安全係數時，需將那一種剪力強度參數 代入極限承載力公式？且該剪力強度參數應以那一種三軸剪力強度試驗來測得？ 請儘量說明。（8 分） 一般極限承載力公式增加考慮了那三項修正因子？請略做說明。（6 分） 淺基礎承受一維偏心載重時，偏心距e 應不大於淺基礎寬度B 之1/6，其理由為何？ （5 分） 1k 2 k 3 k 4 k m 0.1 m 2.1 m 4.1 管壁 管壁 B