水利工程 109 年大地工程學考古題

109年專門職業及技術人員高等考試建築師、32類科技師 （含第二次食品技師）、大地工程技師考試分階段考試 （第二階段考試）暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試、 109年第二次專門職業及技術人員特種考試驗光人員考試試題 等 別：高等考試 類 科：水利工程技師 科 目：大地工程學（包括土壤力學、基礎工程與工程地質） 考試時間：2小時 座號： 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。 本科目得以本國文字或英文作答。 圖1 為橫跨寬度150 m 溪河之混凝土重力壩，沿著流水向長30 m 之剖 面圖及滲流網格；該壩埋置於滲透性係數 5 3 10 cm/sec k   之砂質粉土 透水層中，壩底之埋置深度為1.8 m，而砂質粉土透水層之下方為不透水 層；當上游水位面高程為EL. 14.4 m、下游水位面高程為EL. 0 m 時： （每小題10 分，共20 分） 試求該壩每日之滲流量（單位m3/day）。 試求作用在壩底面之總上揚力（total uplift force）（單位kN）。 圖1 混凝土重力壩 透水層 不透水層 如圖2 所示正方形之土壤微小單元承受各種應力之作用，當中水平面承受 之正向應力σ為320 kPa、剪應力τ為0 kPa，垂直面承受之正向應力σ為 160 kPa、剪應力τ為0 kPa。試回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 基於圖2 所示土壤微小單元所承受的各種不同應力之作用，試繪製莫 爾圓（Mohr circle）之極點，並求極點（pole）對應的正向應力σ與剪 應力τ。 試求作用在「與+σ軸夾45o角之AB 平面上」之正向應力σ與剪應力τ。 圖2 寬度B 2 m  之長條型基礎埋置在凝聚力 0 kPa c  、內摩擦角 30  、單 位重 3 18 kN/m  之砂質粉土中，當地下水位面之影響不計，而埋置深度 1.5 m f D  、地震之加速度係數 0.24 hk  、 0.12 vk  時，試回答下列問題： （每小題10 分，共20 分） 當靜態的安全係數FS 3.0  、基礎所受壓力 applied q 達到基礎靜態的容許 承載力 allow,S q 時，試求該基礎之地震承載力安全係數。 在計算所得基礎地震承載力安全係數下，試述結構物基礎會產生何種 變化？ 附件：基礎靜態極限承載力 , 0.5 ult S f S qS q N D N B      ；基礎地震極限承 載力 , 0.5 ult E f E qE q N D N B      ；當 30  時， 18.4 qS N  、 22.4 S N ，Richard 等人提供 / q qE S N N 、 / S E N N  與加速度比 tanѲ=kh/(1-kv)之關係曲線圖分別詳如圖3 與圖4 所示： 圖3 圖4 / S E N N   / q qE S N N   目前各國政府頒布之土壤液化潛勢分佈圖，均依據土壤液化發生在抵抗 土壤液化安全係數FL<1.0 之定義條件下，當中FL=CSRRL/CSRE、 CSRRL 為抵抗液化之週期應力比、CSRE 為設計地震下之週期應力比； 並定義FL 越小於1.0，土壤液化潛勢越高。試依據上述資料回答下列問 題：（每小題10 分，共20 分） 一般而言，地震中土壤液化噴砂現象與火山爆發岩漿噴出現象相似； 試述實際出現的兩種土壤液化類型。 基於傳統的土壤液化及土壤液化潛勢之定義，試述可能衍生的問題 （回答二種即可）。 對於不連續面而言：（每小題10 分，共20 分） 除了層理面以外，試述其他五種不連續面之名稱。 試述自然邊坡經常沿著不連續面滑動破壞的原因。