水利工程 110 年土壤力學概要考古題

已知某土壤之粒徑分佈曲線及阿太堡限度試驗結果，且其細粒料通過 200 號篩的重量百分比超過50%，若採用統一土壤分類法，試述如何對 該土壤作分類？（25 分）

某護岸堤堰填土，填方土壤夯實曲線，OMC = 10.5%、d, max = 18.326 KN/m3， 如圖1 所示，目前卡車進土4116.0 KN 濕土，濕土含水量9.5%，請問此 次填土需再添加多少水量Ww (m3) ？（15 分）[註：1 t = 9.8 KN] 圖1.填方土壤夯實曲線

對即將施工之建築物基礎下之黏土地層特性，如何判別該黏土是正常壓 密黏土或過壓密黏土？（15 分）並試述有何目的或用途？（10 分）

某道路路堤設計35 t 卡車，載重當量100，要求級配底層（路床）CBR 9， 因道路甚長，故需向A、B 兩處買土，借土區的夯實試驗與室內CBR 貫 入試驗皆已完成，如圖2 與圖3 所示，問： 借土區A 的最大乾密度d,max,A = ？( KN/m3)（3 分）與最佳含水量 OMC,A = ？(%)，（3 分）要求CBR 9，則工地密度d,工A = ？( KN/m3)， （3 分）設計工度壓密度PA(%) = ？（3 分） 借土區B 的最大乾密度d,max,B = ? ( KN/m3)（3 分）與最佳含水量 OMC,B = ？(%)，（3 分）要求CBR 9，則工地密度d,工B = ？( KN/m3)， （3 分）設計工度壓密度PB(%) = ？（3 分） d,max (KN/m3) d,max=18.326 KN/m3 OMC=10.5%  圖2.借土區A的夯實試驗與室內CBR貫入試驗 圖3.借土區B的夯實試驗與室內CBR貫入試驗

土壤總應力分析法和有效應力分析法，有何不同？（15 分）分析中採用 剪力強度參數各為何？（10 分）

圖4 為三根基樁樁載重試驗曲線，請研判A、B、C 曲線： 何者為斷樁曲線？何者為壓到浮石曲線？並請繪圖說明判斷理由？ （6 分） 在Fs = 2 及設計載重P = 5,000 KN 下，請研判C 曲線是否及格？（6 分） 圖4.三根基樁樁載重試驗曲線 載重P（KN） 0 5,000 10,000 15,000 沉 陷 量 △H （cm） 0

試列出淺基礎之承載力公式為何？（15 分）並說明影響承載力的大小， 有那些因素？（10 分）

8 12 16 B A C 借土區B 借土區B 借土區A 借土區A d(KN/m3) d(KN/m3) d(KN/m3) d(KN/m3) 四、由a、b、c 三個土樣之物理性質試驗，得以下粒徑分布曲線，如圖5 所 示，及阿太堡限度試驗如下： a 土樣之液性限度LL = 40%，塑性限度PL = 22%，目前含水量ω= 42% b 土樣之液性限度LL = 45%，塑性限度PL = 25%，目前含水量ω= 48% c 土樣之液性限度LL = 34%，塑性限度PL = 20%，目前含水量ω= 30% 試以活性度（Activity）研判a、b、c 三個土樣的活潑性，並判斷何者 屬活潑性粘土不適合當路基材料？（14 分） 試以液性指數LI（Liquidity Index）研判a、b、c 三個土樣之軟硬程度 （如固態、半固態、塑性態與液性態）。（8 分） 註：活性度Ac = PI/（2 μm%）=（LL-PL）/（粒徑通過0.002 mm 之%） Ac ≦0.75 不活潑粘土 0.75 ≦Ac ≦1.25 正常粘土 Ac ≧1.25 活潑粘土 粘土液性指數LI（Liquidity Index） LI = （ω-PL）/PI = （ω-PL）/（LL-PL） LI ≦0 固態或半固態 0 ≦LI ≦1 塑性態 LI ≧1.0 液性態 圖5. a、b、c三個土樣之物理性質試驗，得以下粒徑分布曲線 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 顆 粒 通 過 百 分 比 ， ％ 100 10 1 0.1 0.01 0.001 顆粒粒徑，mm B1-S13 B1-S14 B1-S15 B1-S16 B1-S17 B1-S18

如圖6 核算混凝土重力壩，試分析： 流線網中滲流水頭 d p d n h N  • H，請利用柏努利能量守恆定律 （Bernoulli's Law），由下游水面O 點推求壩基A 點之壓力水頭為 ( ) ( ) w A p p A w U h Z    。（5 分） 註：柏努利能量守恆定律總水頭 ΣH = Zp（位置水頭）＋ w w U  （壓力水頭）＋ 2 2 g V （速度水頭）＋hp（滲流水頭） 下游最高流線最後一格流線網的流砂安全係數Fs1 =？（5 分） 圖6 中流線網之流槽數Nf = 4 、等勢能落差數Nd = 18 ，若 kx = kz = 3.2 × 104 cm/sec，請問一天的滲流量Q = ？(m3/天)（5 分） 請以Uw = w•(hp Zp)計算重力壩底a、b、c、d、e、f、g 點之水壓力 各為多少？（3 分）及壩底區塊1◇achi、區塊2◇deij、區塊3◇fgjk 各別底部之浮力Uw 對各重力壩區塊之安全係數FS1、FS2、FS3（單位厚 度分析）？（9 分） 圖6.核算混凝土重力壩 流槽數Nf =4 等勢能落差數Nd=18 kx=kZ=3.2×104 cm/sec 混凝土重力壩 KN/m3 KN/m3