水利工程 113 年土壤力學考古題

回答下列與土壤剪力強度有關之問題： 土壤試體於試驗室進行直接剪力試驗達破壞狀態，請說明尖峰剪應力、 極限剪應力及殘餘剪應力之定義，各發生於何種土壤情況？（15 分） 某地區砂土之摩擦角（角度）與其相對密度Dr 的關係式為 =27+0.14（Dr），Dr 以%表示。若於此地區一工程現場G.L.-5m 取砂 土樣進行三軸壓縮CD 試驗，圍壓為200 kPa，此砂土樣之相對密度 Dr 為65%，計算此土壤執行CD 試驗至破壞之軸差應力。（10 分）

某砂土層地下水位在地表下2m，土壤之比重Gs = 2.68、孔隙比e = 0.72， 水位以上土壤之飽和度S = 80%，考慮地表下5 m 處之點位A： 試求A 點之初始有效應力ߪ௩଴ ᇱ(kPa)。（5 分） 強震時將激發超額孔隙水壓ue，試問當A 點之ue 多大時，將發生土壤 液化？（10 分） 若砂土層上將建置水利堤防設施，試至少列舉二種可行之土壤液化防 治對策。（10 分）

一大面積土地進行重劃區開發整地工程，基地一區域須回填土方厚度2.5 m， 地層剖面、地下水位及土壤參數如下圖（圖未依比例繪製）。請回答下列 問題： 如何檢驗土方工程現場回填夯實是否達設計要求？須執行何項試 驗？土方夯實品質檢驗之項目及標準為何？（15 分） 計算黏土層完成壓密度90%所需之時間（以天為單位）。（10 分） （土壤壓密度U = 90%對應之時間因子Tv = 0.848） γ = 18 kN/m3 γsat = 19 kN/m3 γsat = 19.5 kN/m3 cv = 0.002 m2/day γ = 19.8 kN/m3 2 m 5 m

某場址地下水位下之正常壓密黏土層厚5 m，因超抽地下水而導致地盤 下陷： 請利用Terzaghi 單向度壓密理論，說明地盤下陷之成因。（10 分） 若抽水前黏土層之初始孔隙比e0= 0.80，抽水後最終孔隙比ef= 0.60， 試求黏土層因抽水引致之壓密沉陷量。（10 分） 試問地盤下陷對樁基支承力之影響，並請至少列舉二種減低影響之可 行對策。（10 分）

一河道以鋼板樁進行護岸工程，配置剖面如下圖，地層為砂質土壤， 河道水位與鋼板樁背側水位位置相同。請說明鋼板樁之埋入深度d 的分 析方法與計算步驟（請列出必要之數學式）。（15 分） 若鋼板樁背側地下水位上升至與河道水位相差H 高度，說明鋼板樁前 方河道土壤抵抗隆起之安全係數計算方式。（10 分）

某飽和砂土層，地下水位在地表面，土壤之比重Gs = 2.70，孔隙比e = 0.65， 有效摩擦角= 30，考慮地表下5m 處之點位A： 試求A 點之有效應力ߪ௩ᇱ（kPa）？（5 分） 試利用Mohr-Coulomb 破壞準則，推求A 點沿水平方向之抗剪強度 ߬௙（kPa）。（10 分） 若A 點承受一向上滲流之作用，試求產生砂湧現象之臨界水力坡降݅௖௥。 （10 分）

一2 m2 m 的方形基礎（見下圖）位於砂質坋土層，地層剖面如下圖， 地下水位於G.L.-0.6 m。若此基礎之柱位載重於單一方向偏心，偏心距e 值為0.3 m，於安全係數FS = 3.0 情況。 依Terzaghi 承載力理論計算此基礎土壤之淨容許承載力。（10 分） 計算此基礎之最大設計載重P（以kN 表示）。（15 分） （圖未依比例繪製） γsat = 19.5 kN/m3 C' = 10 kPa ϕ' = 28° Nc = 31.61 Nq = 17.81 Nr = 13.70 γ = 18 kN/m3 地層剖面圖

有關擋土牆之穩定性評估及不同類別擋土牆適用性：（每小題10分，共20分） 試說明擋土牆牆體穩定性評估須檢核那些項目？ 試分別說明懸臂式擋土牆及蛇籠擋土牆之適用時機及原因。