水利工程 108 年土壤力學考古題

取一土樣進行標準夯實試驗，其試驗結果如下表所示，標準夯實試驗夯模 體積為943.3 cm3，依據下表試驗結果回答下列問題： 夯實試驗結果 土樣編號 夯實後濕土質量(g) 含水量(%) 1 1689 12.7

對某飽和黏土，進行一系列三次不壓密不排水試驗（UU），得到如下表 之結果：試繪此UU 試驗之應力莫爾圓圖。（10 分）試求此黏土之 不排水剪力強度Su 為何？（15 分） 試體編號 1

1752 15.0

1800 17.8

圍壓應力（kpa） 200 400 600 軸差應力（kpa） 222 218 220 二、如下圖所示，有一連續壁將構築在土層中，土層其單位重γ=18 kN/m3（地 下水位以上和以下都是相同此單位重），剪力強度參數c’= 0，ψ’=34°。 這溝槽深度H=3.50 m，穩定液的深度為h1=3.35 m，地下水位在溝漕底 面以上h2=1.85 m。若穩定液側壓力P 會抵抗潛在滑動楔形土塊W，以 保持壁體安全。潛在滑動面與水平面角α= 45+ψ’/2。當安全係數採用 2 時，試計算穩定液單位重γs 及滑動面上之正力N 各為多少？（15 分） 當安全係數採用1 時，試計算穩定液單位重γs 及滑動面上之正力N 各 為多少？（10 分） 提示：P+T*cosα - N*sinα= 0 ⑴ W - T*sinα - N*cosα= 0 ⑵ P =1/2*γs*h12 T = (N-U)*tanψ’ U =1/2*γw*h22/sinα ψ’m = tan-1(tanψ’/FS) T N ⊥ h1 溝槽 穩定液 H 水位 P T N h2 W α 25680 三、如下圖所示，有一黏土層8 m 厚，位於兩層砂土中間，地下水位於地表 面。這黏土層的體積壓縮係數為0.83 m2/MN，壓密係數為1.4 m2/年。若 地表增加超載重20 kN/ m2，試計算由於壓密產生的最後壓密沉陷量為 何？（10 分）增加超載重兩年後沉陷量是多少？（15 分） 註： ΔH = mv*Δσ’*H Tv = Cv*t/H2 當U ≤ 60%時， Tv=(π/4)*U2 當U ˃ 60%時， Tv=1.781- 0.933*log[100(1- U)] 超載重= 20 kN/m2 10 m 砂土 8 m 黏土 砂土

1845 20.6

試述樁載重試驗有何目的？（10 分）列舉兩種加載方式，及如何施 作此項試驗？（15 分）

1844 23.8  計算各土樣乾密度並繪製夯實曲線、決定最大乾密度與最佳含水量。 （15 分）  若此土壤顆粒之比重為2.70，計算在最大乾密度下土壤飽和度。（5 分）  最終產品規範要求相對夯實度須達最少95%，夯實後以砂錐法進行工地 密度試驗結果如下： 填滿錐頭與孔洞所需標準砂質量=3.27 kg， 填 滿錐頭所需標準砂質量=0.117 kg， 標準砂乾密度=1667 kg/m3， 土 壤含水量=16%。計算工地密度試驗結果所對應之相對夯實度並說明其 是否符合規範要求。（5 分） 二、回答下列土壤壓密相關問題：  說明如何以Casagrande 方法求取單向度壓密試驗中之預壓密應力。（5 分）  說明對正常壓密黏土，如何利用Schmertmann（1955）程序修正土壤擾 動與實驗之影響，求取現地土壤之壓縮性指數（Compression index, Cc）。（5 分）  說明以Casagrande 對數時間法求取土壤壓密係數之程序。（10 分）  說明壓密度（degree of consolidation）及平均壓密度（average degree of consolidation）之差異。（5 分） 三、回答下列側向土壓力問題：  考慮擋土牆體後受相同垂直有效應力 ' v 且背塡土壤強度參數為（c’, ’） 之土壤元素，於同一圖繪製其破壞包絡線、K0 狀態與Rankine 主動及被 動破壞下之莫耳圓。（10 分）  利用極點法（Pole method）推導Rankine 主動與被動土壓力及破壞情形 下，其各別之破壞面與水平面夾角。（10 分）  說明庫倫（Coulomb）主動土壓力推估流程。（5 分） 四、回答下列場址調查相關問題：  標準貫入試驗（SPT）敲擊數（SPT-N 值）應用時須考慮那些修正因子？ （5 分）  土壤液化評估常用之土層指標參數(N1)60 所代表之意義為何？（5 分）  列出三項SPT-N 值在大地工程上之應用。（5 分）  說明跨孔法震測試驗（Cross-hole seismic survey）之原理及其可求得之 主要土層特性。（10 分）