水利工程 111 年土壤力學概要考古題

若有一土壤之比重Gs 為2.7，濕土單位重（ m ）為20.7 kN/m3，含水量 （）為15%，試計算土壤之乾土單位重（ d ），孔隙比（e）及飽和度（S）。 （25 分）

回答下列土壤基本性質問題： 列出三種主要黏土礦物，並標示其在Casagrande 之塑性圖（plasticity chart）上位置。（10 分） 繪製土壤三相圖（three phase diagram）並推導飽和度（S）、孔隙比（e）、 含水量（w）及顆粒比重（Gs）四者之關係式。（10 分） 定義顆粒性土壤相對密度及其與土壤強度參數之關聯性。（5 分）

某一土壤剖面如下圖所示，若圖中A 點處，砂土層有受壓含水層，砂土 層之水壓力u 為60 kN/m3，試計算位於A 點深度之有效應力大小， （10 分）及評估容許之最大開挖深度H 為何？（15 分）

回答下列有關土壤滲流問題： 定義土壤中總水頭（head）及其組成形式（type）。（5 分） 定義土壤水力傳導係數（Hydraulic conductivity）並列出三種實驗室量 測之方法與適用土壤類別。（10 分） 土壤單位體積之滲流力為 w i（i = 水力梯度， w  = 水單位重），請以 滲流力推導臨界水力坡降及說明發生砂湧（quick condition）之條件。 （10 分）

某乾砂進行直接剪力試驗，結果如下： 試樣 正向應力（kg/cm2） 破壞時之剪應力（kg/cm2） 1 0.5 0.35 2 1.0 0.71 3 1.5 1.05 試利用摩爾庫倫破壞準則（Mohr-Coulomb failure criterion），剪應力 （），可表示為 tan c      ，式中c 凝聚力，摩擦角，破壞面 上之正向應力。請繪出破壞剪應力與正向應力之關係圖，（10 分）並推 求砂土之抗剪強度參數（c,）為何？（15 分）

回答下列土壤剪力強度問題： 說明莫爾－庫倫破壞準則（Mohr-Coulomb failure criteria）及應力路徑 （stress path）之意義，並推導其對應破壞包絡線參數（c, ϕ）與（m, α） 之關係式。（15 分） 請說明Skempton 孔隙水壓力參數其公式、目的及兩參數所代表之 意義。（10 分）

在實驗室進行土壤夯實試驗求得之最大乾土單位重（ dmax）為18.64kN/m3， 工地現場夯實完成後，經測得含水量（）為15%，濕土單位重（ m ） 為20.42 kN/m3，試計算現場之相對夯實度（Relative Compaction, Rc）？ （15 分）若施工規範要求相對夯實度為90%以上，請評估工地現場是否 符合施工規範要求？（10 分） 地表面 飽和黏土層，γsat = 19.5 kN/m3 砂土層，γsat = 16.5 kN/m3 H A 10 m 4 m

回答下列工址調查問題： 定義(N1)60 並條列由標準貫入試驗程所得之N 值轉換為(N1)60 需考慮 那些修正。（10 分） 依地盤調查準則，對於橋台與橋墩設計，最少鑽探深度為何？（5 分） 說明ASTM D2573 十字片剪試驗（vane shear test）適用之土壤類型及 其可量測之主要土壤參數。（5 分） 列出現地折射震測與現地反射震測試驗可求得之主要工址調查資訊。 （5 分）