大地工程學考古題｜歷屆國考試題彙整

力學常使用串聯和並聯的方式求解其需求。同理，水在不同土壤中流動 時，也有其類似的現象，因此請依前述現象回答下列問題： 請依結構力學中的柔度觀念推導圖1 水在土壤間流動時的水流量與總 水頭差間之關係函數（hT,i(Ti, q)），並以符號Ti 來表示各層水流量與 各層總水頭差間之關係（i 表各土層），Ti = ？，以及推導各層水頭損 失與總水頭之關係函數（hT,i(, hT)），= ？（以Ti 表示），並以軸 力桿件之通式為例，對應推導公式（hT(Ti,q)）中各參數，例如：柔度 對應著推導式的什麼參數。 承上，請問T 代表著什麼樣的物理意義。 請問本題圖1 中，土層與水流垂直是屬於串聯還是並聯系統。（15 分） 請依第小題計算各層水頭損失（請完成表格，取到小數第一位），並 繪製總水頭-高度曲線。（提示：f 點總水頭為零）（10 分） 圖1（圖例尺度僅供參考）

某結構物座落於斜坡上（如圖2），地下水位於建築控制點下1 m，請依 113 年1 月1 日版之建築物基礎構造設計規範中的解說做合理工程判斷， 並回答下列問題： 判斷地下水位面是水平或沿著坡面，請繪製於示意圖面上（無須按比 例，但要標示水位距離地表面距離）。繪出結構物底部A-A 剖面之水 壓浮力（tf/m2）分布圖（標示轉折變化位置的數值），再依此計算建築 物底部之總水壓浮力（tf）。（9 分） 有關地層參數如表1，請依題目給予的條件，在不考慮地下室壁面與 土壤摩擦力和考慮地下室壁面與土壤摩擦力的兩種情況下，分別計算 抗浮安全係數？（16 分） （提示： A.單純考慮垂直上浮力作用之安全係數，無需考慮因上浮造成之旋轉 安全係數與滲流力，僅考慮靜水壓力。 B.計算土壤與壁面之摩擦力可參考基樁砂質土壤之摩擦力計算方式 （側向土壓力係數可依靜止土壓力係數（K0）計算，並請忽略坡度 影響，結構物與土壤間的摩擦角（）採用0.8'）。 C.壁面摩擦力計算：採平均摩擦力觀念計算，並無需考慮土壤浸水效 應和臨界深度之影響。） 圖2 建物基地平面及剖面示意圖（以標示尺寸為準） 表1 地層參數 地層 代號 地層類型 土壤 單位重 深度 Dth C ' m sat （tf/m3） （m） （tf/m2） （º） SW D 水面上 水面下 0~30 0 30 1.9 2 A 70 m A 高樓區 地下室 建築控制點 8 m 11 tf/m2 14.5 tf/m2 55 m 18 m 12 m 10 m A-A A

分別回答解釋下列專有名詞：（每小題5 分，共25 分） 黏土之布朗運動（Brownian motion） 黏土礦物之同晶置換（Isomorphous substitution） 黏土之靈敏度（Sensitivity） 豚背構造（Hog-Backs structure） 岩體評分法（Rock Mass Rating, RMR）

某工程黏土層其厚度6 m，其上方為砂土層下方為岩盤，該黏土層受到 5 tf/m2 之地表廣大面積荷重，2 年後平均壓密度為50%，該黏土之透水 係數為每年0.02 m。假設壓密度90%時完成主壓密，此時孔隙比為0.75， 二次壓縮指數Cα 為0.03。求： 該黏土之體積壓縮係數mv。（5 分） 該黏土層受上述荷重2 年後之沉陷量？（10 分） 計算含主壓密完成15 年後之總沉陷量？（10 分） 註：當U ≤60%，TV = (π/4) × (U/100)2 當U > 60%，TV = 1.781 0.933 × log(100 U)

請試述下列名詞之意涵：（每小題5 分，共25 分） 流性指數（Flow Index） 級配不良粉土質砂土（SP-SM） 液性指數（Liquidity Index） 岩石品質指標（Rock Quality Designation, RQD） 不整合（Unconformity）

某工地土壤的含水量（）為25 %，比重（Gs）為2.72，濕單位重（γm） 為18.0 kN/m3，此土壤的最大乾單位重為16.0 kN/m3，最小乾單位重為 13.8 kN/m3。 此工地土壤的孔隙比及飽和度為何？（10 分） 此工地土壤的相對密度為何？（5 分） 若夯實後之相對密度達92%，其體積減少百分比為何？（10 分）

某工程基地土層分布及其土壤參數如下表1，地下水位在地表面下1 公 尺。此工程採用如下圖之群樁基礎（2 3），單樁直徑40 cm 之PC 樁， 樁長18 m，基樁的間距（中心距）為120 cm。 黏土層中基樁之摩擦阻力採用土壤不排水剪力強度及折減係數（） 估算（請參考表2），請計算群樁之極限承載力。（15 分） 若群樁設計載重（Qg）為2000 kN，計算群樁之壓密沉陷量。（10 分） 表1 土層分布及其土壤參數 土層 編號 土壤 種類 深度 （m） 單位重 t（kN/m3） 飽和單位重 s（kN/m3） 摩擦角 （˚） 不排水剪力 強度 （cu, kPa） 孔隙比 （eo） 壓縮指數 （Cc） Sand1 SM 0 – 2 18 19 30 0.8 Clay1 CL 2 – 8 16.5 18 40 0.9 0.34 Clay2 CL 8 - 24 17.5 19 90 0.7 0.20 Sand2 SM 24 - 30 19 20 40 0.5 表2 折減係數 cu/Pa < = 0.1 0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1 1.2 α 1 0.92 0.82 0.74 0.62 0.54 0.48 0.42 Pa = 100 kPa（大氣壓力） Sand-1 Clay-1 Clay-2 Sand-2 Qg 50cm 120cm 120cm 50cm 20cm 20cm 120cm 20cm 20cm 50cm 50cm

某工程基地土層分布及土壤參數如下表，地下水位在地表面下1 公尺。 若該工址考量之地震矩規模（Mw）為7.5，尖峰水平地表加速度為0.28g。 分析土層之抗液化安全係數及地盤的液化潛能指數（Liquefaction Potential Index, LPI 或PL）。（15 分） 請評估此基地是否需要地盤改良。（10 分） 參考分析公式如下： ' . . 0.65 v d v A CSR r g    其中 . 1.0 0.01 10 . 1.2 0.03 10 20 d z z m r z m z m         1 1 60 7.5 60 0.0035 ( ) 0.08 1 ( ) / 39 cs cs N CRR N     其中 1 60 60 ' ( ) a cs cs v P N N    20 0 . ( ) L z P F W z dz  其中 (z) 10 0.5 W z   土層 編號 深度 （m） 土壤 分類 單位重 t （kN/m3） 飽和單位重 s（kN/m3） SPT-N60cs 平均值 細料含量 FC（%） 液性限度 LL（%） 塑性限度 PL（%） Sand 0 – 1 SP 16 18 10 2 - - 1 – 5 SP 17 19 12 3 - - 5 – 10 SP 18 20 20 4 - - Clay 10 – 20 CL 16 18 8 98 40 20

某運動場工地需要大量回填土方，現有兩基地土方被考慮為被借土區， 兩基地土方比重都是2.70，其中A 基地之土壤單位重16 kN/m3，含水量 10%。B 基地之土壤單位重14 kN/m3，含水量14%。需求土方之運動場 工地需要壓實後的土方為30000 m3，含水量為14%，單位重為20 kN/m3。 土方回填施工前，其中有一基地的土方因含水量不足，需要額外的加水。 依市場調查，兩基地土方單價都是800 元/m3，交通費160 元/m3，若需 另外加水其單價為50 元/m3。試計算比較選擇A 和B 兩基地的土方，各 自需要多少經費才可完成此運動場填土工程？（25 分）

擋土牆高度為H，牆背填土為具有凝聚力c 及摩擦角ϕ 之土壤，設土壤 之莫爾庫倫破壞準則為τ = c + σn×tanϕ。 試推導蘭金（Rankine）主動土壓力、被動土壓力之公式，並畫出該破 壞準則分別與應力莫爾圓的關係。（15 分） 分別列出蘭金（Rankine）主動與被動土壓係數及其土壓力合力。（10 分）

下表為某土壤之三軸試驗結果，試體為飽和正常壓密黏土，室壓（圍壓） 維持在10kN/m2，軸差應力逐漸增加至試體破壞。 軸向應變εaxial（%） 0 1 2

6 8 10 12 軸向應力增量Δσ(kPa) 0 3.5 4.5 5.2 5.4 5.6 5.7 5.8（破壞） 孔隙水壓增量Δu(kPa) 0 1.9 2.8 3.5 3.9 4.1 4.3 4.4 試繪Δσ 和Δu 對軸向應變εaxial 之關係曲線圖，並計算破壞時超額孔 隙水壓參數Af。（10 分） 繪此試驗之總應力和有效應力之應力路徑（stresspath），即p,q 圖。（10 分） 求此土壤之排水摩擦角為何？（已知c'=0）（5 分） 四、近期已通車使用之新北市安坑三孔隧道，它包含中間之輕軌隧道及平行 鄰接兩邊之公路隧道。當初施工時以五孔隧道方式進行開挖施工，完成 後為鄰接之三孔隧道。 試說明為何不將此三個平行隧道獨立分開，而規劃此三個隧道相連鄰 接在一起的可能原因？（5 分） 試繪橫斷面圖說明當初以五孔隧道開挖之配置關係及以五孔隧道進 行開挖可能原因及目的為何？（10 分） 施工可能面臨工程地質之挑戰有那些（就土地徵收面積、覆土深度、 隧道洞口等方面）？（10 分）

111年專門職業及技術人員高等考試建築師、 31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、記帳士考試試題 等 別：高等考試 類 科：土木工程技師 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。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。 為了在描述岩體「不連續面」的特性以及讓測繪成果上能採用相同的描述 語言，國際岩石力學學會（ISRM）提出了10 項描述「不連續面」的參 數，期使對其之描述更為完整與統一。請說明何謂「不連續面」？（5 分） 請就下列的5 項參數作詳細說明：方位、間距、粗糙度、內壁 強度、軟弱夾層。（20 分） 某工程需從某借土坑挖掘土壤來建造一頂寬2 m、高3 m 的路堤。借土 坑土壤單位重量為18 kN/m3，含水量為8%。路堤土方必須夯實至 16.5 kN/m3，含水量控制在10%，試估算路堤每單位長度從借土坑所需 挖掘的土方量。另外，若土壤之土粒比重為2.67，試求借土坑原土，以 及路堤完成後土壤的空隙比和飽和度。（計算條件若有不足，請自行作合 理假設。）（25 分） 在單位重為，不排水剪力強度為cu，地下水位明顯低於地表之黏土層 中採用穩定液工法來進行槽溝挖掘，廠商使用單位重為b 的穩定液將槽 溝填滿至地表面；如果穩定液的靜水壓力是促進穩定性的唯一力（即抵 抗主動側向壓力），試導出槽溝壁面對圖中所示之潛在滑動面的安全係 數的方程式。若= 19.6 kN/m3，b= 11 kN/m3，cu = 35 kPa，H = 7 m，則 該槽溝壁面之安全係數為多少？（計算條件若有不足，請自行作合理假 設。）（25 分） 某黏性土壤之蓄水用土壩如圖所示。土壤單位重為19.8 kN/m3、不排水 剪力強度為30 kPa。AEDC 為一潛在滑動圓弧，其所圍之斷面積ABCDE 為155 m2，重心為G 點，zc 為張力裂縫深度，試求： 水面與壩頂同高時，該滑動圓弧之安全係數。（10 分） 水庫之水緊急洩降至低水位時，該滑動圓弧之安全係數。（15 分） 註：在此兩種情況下，坡頂上方之張力裂縫皆充滿水。（計算條件若有不 足，請自行作合理假設。） 95º

圖一為淺基礎及其座落土層之資料，地下水位以上採用濕單位重（γ）， 地下水位以下採用飽和單位重（γsat），土壤之孔隙比（e0）、壓縮指數（Cc）、 膨脹指數（Cs）及過壓密比（OCR）亦示於圖一。淺基礎載重產生之地 中應力增量採用2：1 傳遞法（2 vertical to 1 horizontal slope）推估，試 計算因基礎作用使黏土層產生之主壓密沉陷量（mm）。（25 分） 圖一 1.5 m 3.0 m 3.0 m 1.5 m 基礎尺寸 2.0 m 2.0 m Sand Groundwater table Clay sat = 19.0 kN/m3 e0 = 1.0 Cc = 0.28 Cs = 0.04 OCR = 1.5 sat = 18.0 kN/m3 = 16.0 kN/m3 4800 kN

請回答下列有關場鑄樁之問題：（25 分） 圖二所示之圓形場鑄樁埋在不同強度之黏土層，已知樁長L 為12 m、 樁徑D 為1 m。黏土層之剪力強度採用飽和黏土試體，分別進行三軸 不壓密不排水試驗（Unconsolidated-Undrained Test）與無圍壓縮試驗 （Unconfined Compression Test），試驗獲得之土壤凝聚力（c）、摩擦角 （）與無圍壓縮強度（qu）亦示於圖中，請採用α 法預測該支樁之容 許摩擦力（kN）。（安全係數FS = 3.0；α = 0.21 + 0.26/(cu/pa)、cu 為黏土 不排水剪力強度、pa 為一大氣壓= 101.3 kN/m2） 欲採用現場樁載重試驗之結果以評估該支基樁於各黏土層之實際摩 擦力，試說明需藉由樁載重試驗獲得那些資料？並請詳述評估各土層 摩擦力之步驟。 圖二

請回答下列有關振動擠壓砂樁（Sand Compaction Piles）之問題：（25 分） 針對土木工程使用之振動擠壓砂樁工法，試說明於工程設計時，採用 振動擠壓砂樁之目的及方法。 試說明於工程設計時，一般使用之樁徑及配置形式。

某一長約12 公里之山岳隧道欲進行地質調查以供隧道設計之依據，試 說明可用之調查方法以及這些調查方法在隧道設計之目的。（25 分） 5 m 7 m Clay UU Test: = 0, c= 80 kN/m2 Clay UC Test: qu= 240 kN/m2 1 m

50 57 21

100 118 40

200 205 82

400 423 158 若安全係數FS=3.0，決定基礎寬度B 為多少？ 。 參考公式 u all q q q q FS          Shape factors Depth factors Inclination factors 1 q cs c N B F L N             1 tan ' qs B F L        1 0.4 s B F L         1 0.4 f cd D F B        2' 1 2tan '(1 sin ) f qd D F B     1 d F 2 (1 ) 90 ci qi F F      2 (1 ) i F      ϕ（度） NC Nq N ɣ ϕ（度） NC Nq N ɣ 23 18.05 8.66 8.20 37 55.63 42.92 66.19 24 19.32 9.60 9.44 38 61.35 48.93 78.03 25 20.72 10.66 10.88 39 67.87 55.96 92.25 26 22.25 11.85 12.54 40 75.31 64.20 109.41 27 23.94 13.20 14.47 41 83.86 73.90 130.22 28 25.80 14.72 16.72 42 93.71 85.38 155.55 29 27.86 16.44 19.34 43 105.11 99.02 186.54 30 30.14 18.40 22.40 44 118.37 115.31 224.64 31 32.67 20.63 25.99 45 133.88 134.88 271.76 32 35.49 23.18 30.22 46 152.10 158.51 330.35 33 38.64 26.09 35.19 47 173.64 187.21 403.67 34 42.16 29.44 41.06 48 199.26 222.31 496.01 35 46.12 33.30 48.03 49 229.93 265.51 613.16 36 50.59 37.75 56.31 50 266.89 319.07 762.89

就土壤三軸壓密排水試 試比較三軸壓密排水 直載重階段時，兩者 密試驗得到的楊氏係 黏土分布的面積範圍 這兩種試驗結果，分

在高雄某地海邊抽砂回 實（Dynamic Compact 試問動力夯實之目的 其適用之地基特性為

某開挖面鄰近淡水河 試繪出流線網，並標 低等勢能線。（15 分 計算淡水河流進開 k = 4.5 × 10-5 m/s。 0.8m 6.0m 4.2m 門職業及技術人員高等考試建築 技師（含第二次食品技師）考 試不動產經紀人、記帳士考試 括土壤力學、基礎工程與工程地質） 座 試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題 理公式外，應使用本國文字作答。 試驗（CD test）和單向度壓密試驗 水試驗在受軸差應力階段，而單向 者試體產生側向（半徑方向）應變 係數和一般的楊氏係數，有何不同 圍之情形為何？（15 分） 分別可得到那些土壤參數？（10 回填之新生地，於未蓋廠房之前 tion）的工作： 的與方法為何？（15 分） 為何及可改善處理的有效深度大 ，如圖所示： 標示出⑴最高流線⑵最低流線⑶ 分） 開挖面之滲流量為何？設透水砂 （10 分） 3.4m 3.6m 3.2m 30° 築師、 考試暨 試試題 座號： 題上作答者，不予計分。 試驗： 單向度壓密試驗受垂 應變，有何不同？壓 不同？它在模擬現場 0 分） 前，擬先進行動力夯 大約多深？（10 分） ⑶最高等勢能線⑷最 水砂層之滲透係數

離島金門及馬祖的花崗岩地下軍事坑道，當初國軍採用何種施工方式 完成的？試說明可否像臺灣本島的山岳隧道，採用機械開挖？並敘述 其理由。另連接大金門與小金門且正在施工中的金門大橋，因施作海 中橋墩以下的全套管基樁，需打設入岩到新鮮花崗岩盤中，試問要入 岩到新鮮花崗岩，會遭遇何種困難及解決方法為何？（15 分） 若有三棟相同建築物分別蓋在傾向斷層（dip-slip faults）的上盤（hanging wall）、下盤（foot wall）及斷層線的上面，試比較住在上盤、下盤、斷 層線之上面，危險程度的可能順序為何？並說明其理由。（10 分）

請試述下列名詞之意涵：（每小題5 分，共25 分） SPT-(N1)60,cs（Corrected N） 大地應力（Tectonic stress） 混同層（Melange） 消散耐久性試驗（Slake durability test） 岩爆（Rock burst）

某工址鑽探調查孔物理性質試驗表部分資料如下表所示： 取樣 深度 標準貫入試驗 粒徑分析 (%) 含水量 液性 限度 塑性 限度 比重 單位重 (m) 15 cm 15 cm 15 cm 礫石 砂 粉土 黏土 (%) (%) (%) kN/m3 1 4 5 6 1 85 14 0 24 - - 2.71 19 2 1 1 2 0 5 53 42 19 20 14 2.70 18

1 2 2 0 1 39 60 35 39 20 2.68 18 請根據上述資料回答以下問題： 說明標準貫入試驗並計算1 公尺深度之SPT-N 值。（5 分） 計算2公尺深度取樣土壤之塑性指數並說明其統一土壤分類符號。（10分） 計算3 公尺深度取樣土壤之孔隙比及飽和度。（10 分） 三、滲流試驗剖面如圖所示，其中三種不同土層，每層200 mm 長，斷面 直徑150 mm，在土壤變化處設置水壓計A 及B，試體兩端水頭差h 為500 mm，三種土壤之孔隙率（n）與滲透係數（k）分別為 Soil I : n= 0.5, k= 5×10-3(cm/sec)；Soil II : n= 0.6, k= 5×10-2(cm/sec)； Soil III : n= 0.4, k= 5×10-4(cm/sec)。 決定每小時流經此試體之水量。（5 分） 以下游出口處水位為基線，決定土壤I 出口處之壓力水頭及總水頭。（10 分） 決定水壓計B 之水柱高度及土壤III 之滲流速度（seepage velocity）。（10 分）

某填海造地之離岸人工島面積約為500 公頃，此人工島基地之平均海水 深度為18 公尺，基於沉陷量考量填土高度設定為33 公尺，回填土乾單 位重及飽和單位重分別為20.0 kN/m3 及22.0 kN/m3，海床底下有50 公尺 海積黏土，海積黏土層之下為砂性土層。假設海水單位重為10.0 kN/m3， 海積黏土層之飽和單位重（γsat）為15.0 kN/m3，孔隙比（eo）為2.35，液 性限度為90%，塑性限度為35%，壓縮指數（Cc）為0.72，再壓指數（Cr） 為壓縮指數（Cc）的十分之一，二次壓縮指數（Cα）為壓縮指數（Cc） 的百分之五，過壓密比（OCR）為2.0。假設忽略填土過程之影響，請問： 造地完成後此層海積黏土產生之主壓密沉陷量為何？（15 分） 若主壓密完成時間為5 年，則20 年後二次壓密沉陷量為何？（10 分）

試解說下列各小題：（每小題5 分，共20 分）  粉土（silt）顆粒粒徑之範圍。  砂土之臨界狀態線（critical state line）。  如何計算黏土過壓密比（over-consolidation ratio）？ 砂土之 臨界水力坡降critical i （critical hydraulic gradient）。

進行三個不擾動正常壓密黏土試體之三軸壓密不排水試驗（Consolidated Undrained Test），試體破壞時所記錄的應力與孔隙水壓資料如下表所示。試繪出此黏土之排水 與不排水剪力破壞包絡線，計算其強度參數，（20 分）並計算第一個試體破壞時之孔 隙水壓參數 f A 。（5 分） 圍壓 ) ( 2 kN/m 破壞時軸差應力 ) ( 2 kN/m 破壞時孔隙水壓 ) ( 2 kN/m 200 118 110 400 240 220 600 352 320

下圖是山區道路邊坡開挖所施築之重力式擋土牆，假設牆背光滑，滑動面為背填砂 土與堅硬岩石之界面，試計算 無水情況作用在擋土牆上之主動土壓合力；（10 分） 假設牆背滿水位狀況，作用在擋土牆上之主動土壓與水壓合力；（5 分） 牆背無 水條件與滿水位條件下，擋土牆之抗水平滑動與抗翻倒安全係數。（20 分） 給定條件如下：  混凝土牆單位重23 kN/m3，牆頂寬1 m，底寬3 m；回填砂單位重17 kN/m3，飽和 重19.5 kN/m3。  背填砂土與堅硬岩石之界面摩擦角30°，混凝土牆底之黏著強度 B c = 50 kN/m2，摩 擦角 B = 20°，牆底無水壓。

請繪圖描述地質弱面之位置與方位；（5 分）試說明岩塊規模指數（Block Size Index） B I 、單位體積節理數（Volumetric Joint Count） r J 與岩石品質指標（Rock Quality Designation）RQD 之定義。（15 分） 堅硬岩盤 堅硬岩盤 3 m 6 m 背填砂

圖一顯示A、B 兩種土壤之粒徑分布曲線，土壤通過40 號篩部分之液性與塑性限度 如下： 土壤A 土壤B 液性限度（LL） 31 25 塑性限度（PL） 22 19 試依統一土壤分類系統法（USCS），判斷A、B 兩種土壤之分類符號與分類名稱。 （注意：需列出分類所依據之過程）（25 分）

如圖二所示，有一長40 m，直徑50 cm 之圓形鋼筋混凝土樁，此樁位於水位下， 貫入黏土層32 m，黏土無圍壓縮強度為30 kPa，承載力因子 9 = c N ，飽和單位重 = sat γ 19.2 kN/m3，浸水單位重 = b γ 9.4 kN/m3，試求： ⑴此基樁之淨極限點支承力 p Q 為若干kN？（8 分） ⑵以λ 法估計此基樁之極限摩擦力為若干kN？（7 分）[提示：λ 值可查圖三] 試說明利用打樁公式估計樁承載力之原理及其優劣點。（10 分） 圖二 8 m 水 黏土層 32 m 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 70 60 50 40 30 20 10 0 樁 貫 入 深 度 L （m） 圖三 λ值 D60 D30 D10 1.0 0.1 0.01 0.001 土壤A 圖一 土壤B No. 200 篩 過 篩 百 分 比 （%） 100 80 60 40 20 0 粒徑（mm） （對數） 0.074 105年專門職業及技術人員高等考試建築師、 技師、第二次食品技師考試暨普通 考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全一張 （背面） 等 別： 高等考試 類 科： 土木工程技師 科 目： 大地工程學（包括土壤力學、基礎工程與工程地質）

斷層若依位移方向之不同，可分為那五種？試繪圖說明。（10 分） 若要進行水庫興建計畫，則在預定工地需進行那些調查重點？（15 分）

某一正常壓密飽和黏土試體進行排水三軸試驗，求得其抗剪角為33 度，於相同土 層取得之黏土試體，進行無圍壓縮試驗（unconfined compression test），求得其無 圍壓縮強度 u q 為150 kN/m2，試計算此試體進行無圍壓縮試驗破壞時之孔隙水壓。 （15 分） 試說明三軸試驗時，將試體飽和之方法為何？（10 分）

請說明下列名詞：（每小題5 分，共25 分） 浸潤面（phreatic surface） 零空氣孔隙曲線（zero‐air‐void curve） 莫爾‐庫倫破壞包絡線（Mohr‐Coulomb failure envelope） 孔隙水壓力參數B 孔內壓力儀試驗（pressuremeter test）

請說明： 何謂反循環樁？說明為何稱其為反循環，其與正循環有何區別？在其施工過程中， 常發生之基樁缺陷有那些？（15 分） 如圖之反循環鑽掘樁（Drilled shaft），第一層黏土厚度L1 = 8.5 m，第二層黏土 厚度L2 = 4 m，樁徑Ds = 1.5 m，第一層黏土之不排水強度Cu1 = 50 kPa，第二層 黏土之不排水強度Cu2 = 108 kPa，試求此鑽掘樁之淨極限支承力Qn，及安全係數 為3 之容許支承力Qa 各為若干kN？（10 分） [註：α = 0.21 + 0.25(pa/Cu)，pa 為大氣壓力，Cu 為不排水強度] Clay Clay Cu1 Cu2 Ds Q L1 L2 104年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全一張 （背面）

某地表10 m 厚之砂土層下，有一8 m 厚之正常壓密黏土層，黏土層下為不透水之 基岩層，地下水位位在地表下5 m 處。經鑽探求得：砂土層之孔隙比為0.67，比重 為2.68，地下水位以上之含水量為20%；黏土層之含水量為40%，比重為2.70，液 性限度為46。 試計算在地表上大面積填土方2 m 高時，黏土層之平均最終沉陷量為若干m？假 設此填方之單位重γ＝17.5 kN/m3。（15 分） 在此黏土層取2 cm 厚之試樣進行壓密試驗，若主壓密的50%在最初4 分鐘發生， 試求此填方完成其最終沉陷量的50%所需之時間為若干天？（10 分）

請說明： 岩體主要有那三種評分分類法？（9 分） 試述此三種岩體分類法所考慮之評分因子各為何？（16 分）

於砂土層中進行現地抽水試驗，土層條件及試驗之一口水井與二口觀測井之配置如 圖所示。試驗時以0.757 m3/min 之抽水量自水井中抽水，達穩定狀態後，量得觀測 井之h1 與h2 分別為4.57 m 與5.49 m，觀測井中心與水井中心之距離r1 與r2 則分別 為18.29 m 與54.86 m，試求該土層之滲透係數k （hydraulic conductivity），單位 請以cm/sec 表示。另外，請依計算結果判別此砂土層為粗砂還是細砂。（25 分）

如圖(a)所示，背面垂直之擋土牆支承地表水平之回填砂土，此砂土之單位重為 1.65 t/m3，內摩擦角為35°。  試求作用於擋土牆之Rankine 土壓力及其作用點。（20 分）  如圖(b)所示，施加均布載重於地表，則其Rankine 土壓力又為若干？（5 分） q=2 t/m 6.0 m (b) (a) 103年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全一張 （背面）

請將下列名詞翻譯為中文並加以說明：（每小題5 分，共30 分） thixotropy debris flow subsidence  swelling RQD weathering

不連續面（或弱面）對於岩體（或岩盤）的工程性質會有那些影響？工程上對於不 連續面的調查、記錄、描述及評估有那些重點項目？請就各項目名詞的意義加以解 釋。（20 分）

請說明當土地開發基地與「地下水補注地質敏感區」重疊時，所應進行 之調查區範圍及調查項目與內容為何？（25 分）

大地工程中經常使用土壤統一分類法（USCS），該分類法將土壤分為兩 大類，請說明其分類之主要依據，及兩類土壤在滲透性、剪力強度、及 壓縮性等工程性質上之差異。又此一分類法與另一常用之美國公路運輸 協會之分類系統（AASHTO）有何差異。（25 分）

現地有一厚度為10 m 之黏土層，其下方為受壓之含水層，兩土層交界 面測得受壓水頭為5 m。如擬在黏土層進行垂直開挖且安全係數FS 1.2  情況下，則可開挖之深度H 為何？此時位於兩土層交界深度之土壤有效 應力及開挖面單位面積滲流量為何？黏土之單位重為17.8 kN/m3，滲透 係數為 7 2 10 cm/s   。（25 分）

現地有一厚層正常壓密黏土層，黏土之單位重為17.5 kN/m3，地下水位 於地表下2 m。該黏土之試體於實驗室進行壓密不排水（CU）三軸試驗， 試驗初始圍壓為 2 3 160 kN/m  ，破壞時之有效應力摩擦角 30  及軸差 壓力 f 2 220 kN/m    。則該試體破壞時之孔隙水壓為何？依據此一試驗 結果，該現地土層於10 m 深度之不排水剪力強度為何？（25 分）

在自然狀態下，濕土之總體積是1.2 立方公尺、質量2350 公斤、含水量 8.6%、土粒比重2.71。請計算： 濕土密度。（3 分） 乾土密度。（3 分） 孔隙比。（3 分） 孔隙率。（3 分） 飽和度。（3 分） 土壤內水的體積。（5 分）

對正常壓密黏土之土樣試體進行壓密排水三軸試驗。試驗之圍壓為276 kPa，試體破壞時之軸差壓力為276 kPa，請計算： 土樣試體之摩擦角。（10 分） 破壞面與水平面間的角度。（10 分）

下圖所示之土層下方有一傾角（）為8 度之不透水層，透水土層之水 力傳導係數為0.0053 公分/秒，如果H 為3 公尺，請計算通過此土層之 單位寬度流量（單位為立方公尺/小時/公尺）。（20 分）

在實驗室中，一個厚度為25 毫米（mm）的黏土層（上下表面均可排水） 需要2 分20 秒才能完成50%的壓密。在現場工地條件下，一個厚度為3 米的同樣黏土層，黏土層底部有一層岩石並僅能上方排水。請計算在相 同的壓力增量下，達到50%壓密需要多長時間（以天為單位）。（20 分）

下圖中所示穩定滲流的無限邊坡，求解： 沿土壤與岩石界面滑動的安全係數。（10 分） 沿土壤與岩石界面滑動的安全係數為2 時之高度H。（10 分）

土壤元素A 位於地表下10 m 處，地下水位在地表面，如下圖。該砂土 層靜止側向土壓係數Ko = 0.4，試計算下列土壤條件： A 點之有效應力莫爾圓。（10 分） 最大（有效）剪應力及其方向（請繪自由體圖）。（5 分）

有一地層如下圖，初始地下水位在地表。可壓縮土層為粘土層，試求： （每小題5 分，共30 分） 粘土層中點之初始有效應力。 於2023 年11 月30 日上午09：00 地下水位洩降至地表下3 m，試求 水位洩降後粘土層中點長期之有效應力。 粘土層之預壓密應力為100 kPa，請判斷水位洩降後粘土層為何種壓 密行為之土壤？ 試計算粘土層因洩降水位造成之壓密沈陷量。 若干年後，該粘土層壓密沈陷量達1 公分，其壓密度為何？ 若其壓密係數Cv=0.4 cm2/天。當該粘土層壓密沈陷量達1 公分時，自 2023 年11 月30 日起已經過了多少天？ 說明： 膨脹指數Ce 為壓縮指數Cc 之1/10，壓縮指數Cc=0.5。 對於平均壓密度U≦60%之土壤，時間因數Tv=(π/4)(U/100)2；平均壓 密度U＞60%之土壤，時間因數Tv=1.781-0.933 log(100-U)。

試說明：（每小題8 分，共24 分） 何謂埋置於砂性土壤之樁基礎臨界深度？ 何謂土壤受震時之土壤液化現象？ 液化土壤中之樁基礎產生樁身負摩擦力之機制為何？

請說明工程地質調查的目的。（16 分）

請計算並說明： 下圖未固結土層厚度為50 m 之地盤自然振動頻率。（10 分） 說明座落於該地盤之高樓層建物與低矮建物於水平地震波作用時，何 種建物種類較容易發生破壞（需說明理由與破壞機制）。（5 分） 粘土clay γsat=22 kN/m3 e=0.7 Ce=Cs=1/10 Cc 砂sand γsat=21 kN/m3 砂sand γsat=21 kN/m3 e=0.7, w=10% 3 m 4 m 3 m 4 m 砂sand γsat=19 kN/m3

下列為土壤力學與工程地質常用到名詞或問題，請解釋說明之：（20 分） 土壤通常根據其主要顆粒尺寸的大小分成那四種土壤（請寫出中英文）。 請寫出當今兩種大地工程領域常用而且比較複雜之分類系統，這兩種 系統都同時考慮粒徑分布與阿太堡限度。 請說明阿太堡限度包含那些限度，又塑性指數（PI）如何計算。

利用無限邊坡理論進行順向坡邊坡穩定分析，考慮穩態滲流情形，請寫 出順向坡邊坡之安全係數公式（請自行定義並說明公式中之變數）。 （20 分）

依據Rankine 主動土壓力理論，寫出Rankine 主動土壓力公式與有效凝 聚力為零時之Rankine 主動土壓力係數。（20 分）

正常壓密黏土土樣進行三軸壓密排水試驗，試體破壞時之圍壓為 250 kN/m2，軸差壓力為200 kN/m2，請計算：（20 分） 土樣破壞時之破壞面與最小主應力面之夾角； 土壤之有效摩擦角； 破壞面上之有效正向應力與有效剪應力； 最大剪應力面上之有效正向應力。

為測定一擾動土樣之水力傳導係數進行落水頭試驗，已知以下土樣長度 為200 mm，土樣橫斷面積為1000 mm2，細豎管之橫斷面積為50 mm2， 試驗時間在0 秒時之水頭差為500 mm，試驗時間在120 秒時之水頭差 為250 mm，請決定此擾動土樣之水力傳導係數。（20 分）

有一低窪社區欲利用砂土材料，進行場址之回填加高工程。已知土方係 來自某借土區，該區土壤材料經室內物理性質試驗，求得比重Gs = 2.65、 濕土單位重m = 19.1 kN/m3 、含水量w = 8% ；另外，最大乾密度 d,max = 18.9 kN/m3，最小乾密度d,min = 12.5 kN/m3。 若現場施工驗收之規範要求相對夯實度RC（relative compaction）要達 到95%，請問此時該夯實土壤之乾密度d 及相對密度Dr（relative density）分別為多少？（10 分） 若此填築工程所須之填方量為60,000 m3，在相對夯實度RC = 95%的 要求下，請問須自借土區挖取多少體積之土壤至工址使用？（10 分）

山區有一很長之岩石邊坡，高7 m，坡面之傾角= 60，其內部存在一 弱面，傾角= 45；坡頂有深1 m 之張力裂縫，積水高度0.5 m，且水 沿裂縫滲入弱面中而由坡趾B 點處滲出，如下圖所示。已知岩坡之單位 重= 25 kN/m3，而弱面與張力裂縫之走向平行，且由弱面試樣之直剪試 驗求得其凝聚力c = 10 kPa、摩擦角= 30，試求此岩石邊坡沿弱面滑動 之安全係數為何？（20 分） 弱面 1m   0.5m 7m B N.T.S. = 25 kN/m3 (c =10 kPa, =30)

有一場址地下水位在地表面，經鑽探及試驗得知地表下18 m 處為基盤； 近地表2 m 為飽和單位重sat = 20.0 kN/m3 之砂土層，其下為16 m 厚之 正常壓密黏土層，飽和單位重sat = 19.6 kN/m3、單壓強度qu = 100 kPa、 初始孔隙比e0 = 1.1、壓縮指數Cc = 0.4。現欲蓋一棟樓房，地下開挖6 m， 採用長12 m、寬10 m 之筏式基礎，筏基所承受之總重量Q = 25 MN， 如下圖所示。 若依Skempton 承載力理論，請問筏基承載力之安全係數為何？（10 分） 若樓房荷重之壓力採垂直（V）：水平（H）= 2：1 之方式，從筏基往 下方土層傳布，請問此筏基之壓密沉陷量為何？（10 分）

從1964 年日本Niigata 地震及美國Alaska 地震產生嚴重土壤液化震害以 來，土壤液化現象對建物、維生管線、土工結構設施……等之影響，廣 泛引起世界上各個受地震威脅國家之重視與研究。 請問目前政府所公告之土壤液化潛勢區劃分為那幾大類？分類的依 據為何？針對各不同分類，工程設計上應如何因應？（10 分） 請說明進行土壤液化潛勢評估時，依據「建築物耐震設計規範及解 說」，針對設計地震情境時，地表水平加速度如何決定？其中，用於 決定工址地盤放大係數之地盤分類，如何劃分？共有那幾類地盤？ （10 分）

地質法第5 條規定：「中央主管機關應將具有特殊地質景觀、地質環境 或有發生地質災害之虞之地區，公告為地質敏感區。」請問： 為保育及防災目的，目前地質敏感區劃分為那幾大類？（10 分） 土地開發行為基地有全部或一部位於地質敏感區內者，應於申請土地開 發前，進行那些工作？據以將其成果併入土地開發行為必須送審的文件 中，例如水土保持計畫或建築執照申請文件之中，一併審查。（10 分） 基盤 2m 4m 12m 砂土 正常壓密黏土 Q 10 x12m sat = 19.6 kN/m3 qu = 100 kPa e0 = 1.1 Cc = 0.4 sat = 20.0 kN/m3

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。

假設土壤之剪力強度遵循莫耳-庫倫（Mohr-Coulomb）破壞準則。現於 實驗室中進行一砂土之直剪試驗，已知試體受剪破壞時，破壞面上之有 效正向應力σff ′及剪應力τff 分別為40.9 kPa 及23.6 kPa。 請繪製破壞莫耳圓，並求該砂土之有效摩擦角φ′，及試體破壞時之最 大剪應力τmax 與方向（請標示與水平面之夾角）。（10 分） 試求該砂土破壞時，最大主應力σ1f ′及最小主應力σ3f ′之大小與方向 （請標示與水平面之夾角）。（10 分）

如下圖所示，有一飽和高透水性之砂土層無限邊坡，坡度為β；土壤飽和 單位重為γsat，浸水單位重為γ′，有效摩擦角為φ′；地表下有與坡面夾角為 α 之滲流流動，地下水位位於邊坡表面呈滿水位狀態，水單位重為γw。 請推導該邊坡穩定之安全係數FS 計算式。（15 分） 若γsat= 19.6 kN/m3，γw = 9.8 kN/m3，φ′ = 30°，β = tan-1(0.5)，α = tan-1(0.3)， 試求該邊坡穩定之安全係數FS。（5 分） 滲流方向 α β

有一海岸旁之橋墩基礎長L = 30 m，寬B =10 m，擬建於河床下5 m 深（Df） 之黏土地層內。由鑽探及室內試驗求得飽和黏土層之含水量w = 35%， 比重Gs = 2.7，墩基下方黏土層之單壓強度qu = 300 kPa，墩身周圍黏土層 之平均單壓強度qu = 240 kPa;另外，觀測得知河床之最高潮位Hw = 6 m。 若橋墩（含墩體自重）之設計垂直載重Q =150 MN，沿墩身摩擦阻力之附著力 係數（adhesion factor）α = 0.5，承載力因數Nc = 5 [1+0.2 (Df / B)][1+0.2 (B / L)]， 其中Df ≤2.5 B。 試求橋墩基礎之極限垂直支承力Qu。（10 分） 試求橋墩基礎抵抗垂直支承力破壞之安全係數。（10 分）

國內近二十年來，從民國88 年之九二一集集地震、99 年桃源地震，到 105 年及107 年之美濃地震與花蓮地震，均發生嚴重程度不等之土壤液 化震害，造成生命財產的威脅及損失。 請就前述地震，列舉實例分別說明水平地盤及傾斜地盤之土壤液化破 壞模式，以及發生不同破壞模式之地質條件。（10 分） 請說明鄰近河岸或海岸之既有線形路堤結構物，有那些可行的工程對 策可防止基礎土壤發生液化而導致路堤發生破壞？（10 分）

臺灣位於活躍的造山帶上，岩層常受擠壓變形而產生波狀、盆狀或鐘形 之岩石褶皺（fold）： 向斜（synform syncline）與背斜（antiform anticline）褶皺有何不同？ 請繪圖說明之。（10 分） 請就水壩之壩軸平行或垂直於褶皺軸二種情況，分別繪圖說明褶皺對 壩基及水庫蓄水之影響。（10 分）

水流通過三層土壤，如圖所示。土壤橫斷面為邊長100 mm 之正方形。3 種土 層之水力傳導係數分別為：k1 =1×10- 4 m/s（土壤1）、k2 =5×10- 6 m/s（土壤2）、 k3=3×10-5 m/s（土壤3）。試計算下列問題：（每小題5 分，共15 分） 水流通過三層土壤之等效水力傳導係數。 計算A 及B 點之壓力水頭。 計算水流通過三層土壤之流率（flow rate）。

採用未飽和黏土進行兩次壓密不排水之三軸壓縮試驗（CU 試驗），假設未 飽和試體之孔隙水壓u 等於量測孔隙水壓uw與飽和度S 之乘積（u = S×uw）。 當黏土試體破壞時，可量得下列試驗結果：（每小題5 分，共15 分） 參數 圍壓σ3(kPa) 軸壓σ1(kPa) 飽和度S(%) 量測孔隙水壓 uw(kPa) 試驗一 20 190 60 -100 試驗二 60 450 50 -300 計算試體破壞時之總應力圍壓σ3 與軸壓σ1 以及有效應力圍壓σ′3 與 軸壓σ′1。 繪製試體破壞時之莫爾圓（Mohr circle）（採用τ ~ σ′座標）及破壞包 絡線。 求取此黏土之有效應力凝聚力c′及有效摩擦角φ′。

在堅硬的黏土層（飽和單位重γsat = 17.6 kN/m3）中進行開挖（Excavation）。 當開挖深度達到7.5 m 時，黏土層產生裂縫而地下水開始向上流動。隨 後，並將下方砂土層之砂土帶至開挖面。鑽孔顯示，砂土層位於地表面 下11 m 深度處黏土層之下方。試計算下列兩種情況，在開挖面外之地 下水水位d=？（γw = 10 kN/m3）（每小題10 分，共20 分） 黏土層產生裂縫，地下水開始向上流動時。 砂土層（臨界水力坡降icr=1.0）之砂土，被上湧水帶至開挖面時（quick sand）。

某地區之湖泊（Lake）湖底由砂土層（Sand）組成厚度為55.70 m，其下 方為厚度7.6 m 的黏土層（Clay）（如圖1 所示）。隨著時間推移，湖泊消 失後湖底形成台地，且由於其上河流（River）之沖刷，最終形成河谷。現 在台地距離河谷底部約45 m。河川水位在谷底下方1.5 m 處（如圖2 所 示）。砂土層之浸水單位重γ′= 10.4 kN/m3，濕土單位重γm= 17.6 kN/m3 。 黏土層之比重Gs= 2.78，含水量w = 35%，壓縮指數Cc = 0.32，回脹指 數Cs= [(1/4) ~ (1/10)]×Cc。（每小題10 分，共20 分） 估算黏土層或黏土層頂面之預壓密壓力（可忽略黏土層覆土壓力）。 若建築物載重將造成黏土層之應力增量Δσ = 90 kN/m2，請推估黏土層 之壓密沉陷範圍值。 圖1 圖2 55.70 m 7.60 m 55.70 m 7.60 m 45 m 1.5 m γsat = 17.6 kN/m3 H=11.00 m f = 7.50 m d Excavation Ref. plane Sand P B A L Clay z Clay Lake Sand P o

擋土牆高5 m，支撐水平無凝聚性背填砂土，如圖所示。背填砂土之內摩 擦角φ = 30°、孔隙比e = 0.53、比重Gs= 2.7、主動土壓力係數Ka = 0.308。 試計算下列～情況，單位寬度擋土牆之水平土壓作用力Ph=？（含靜 水壓作用力Pw，γw=10 kN/m3）。牆背粗糙，可假設牆背之牆摩擦角δ = φ。 （每小題5 分，共15 分） 背填土採用乾砂土時。 當牆體兩側完全浸水時（如碼頭之擋水牆）。 當背填土完全浸水時（如圖）。

對於地球物理探測法（Geophysical Exploration）中，有關地電阻法 （Electrical Resistivity Method），回答下列問題：（每小題5 分，共15 分） 說明地電阻之探測原理（可繪圖說明）。 在地質調查中，如何運用地電阻探測成果來進行各種地質狀況判釋？ 在坡地整治工程中，如何配合地質鑽探及傾斜管觀測成果來進行地電 阻配置？ Impervious soil Saturated sand 5 m

請敘述下列名詞之意涵：（每小題5 分，共30 分）  逆向坡  順向坡  剪裂帶（Shear zone）  岩心品質指標（RQD）  呂琴漏水試驗（Legeon test）  震測折射法

何謂流砂（Quick sand）？何謂隆起（Heaving）？（10 分）

 試繪圖說明三軸室設備及試體之剖面圖。（10 分）  對某黏土試體施作一系列壓密不排水試驗（CU），並量測孔隙水壓，得到如下表所 列結果。試計算此黏土之有效應力之剪力強度參數c及。（20 分） 圍壓（kN/m2） 主要軸差應力（kN/m2） 孔隙水壓（kN/m2） 試體1 150 192 80 試體2 300 341 154 試體3 450 504 222

 試說明基樁在那些情況會產生負摩擦力？（15 分）  如何計算基樁之負摩擦力？（15 分）

有一粘土質土壤樣品得自標準貫入取樣，其標準貫入SPT N 值為2，經試驗單位重為 17 kN/m3，含水量為42%，比重（GS）為2.7，液性限度為40，塑性限度為20，請 說明何謂標準貫入試驗，計算其乾密度、孔隙比、飽和度，並推測其不排水剪力強 度及其工程性質。（20 分）

請說明流網之原理、流網之邊界條件與原則，並繪製如下圖所示混凝土壩下方流網。 下圖中壩長10 m、水力傳導係數k = 1 × 10-4 cm/s，求單位壩寬每日的滲漏量，請指 出何處最易發生管湧現象，並判斷是否會發生管湧，另討論此一隔幕灌漿牆的主要 功用。（20 分）

何謂海埔地泥土（estuarine）？請說明其產狀與工程地質特性。（10 分）

水庫工程規劃設計時所須考慮的重要工程地質因素為何？並列舉國內外水庫案例對 應說明。（20 分） 26 m 隔幕灌漿牆 10 m 10 m 2 m 2 m 1 6 16.6 m 105年專門職業及技術人員高等考試建築師、 技師、第二次食品技師考試暨普通 考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全一張 （背面） 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）

如下圖所示之建築在砂性土壤的正方形（邊長為B）基礎，受外力作用 400 = v F MN、 200 = h F MN、 1 = H m、 4 = f D m、 17 = γ kN/m3、 ° = ′ 30 φ 、 20 = sat γ kN/m3、 0 = ′c kN/m2、 7. 24 = c N , 17 = q N , 7. 13 = γ N ，下表為建築技術規則建築構造編-建 築物基礎構造設計規範中有關淺基礎極限支承力計算所需之形狀影響因素、埋置深 度影響因素、載重傾斜影響因素。所需之安全係數FS 為3，請設計該正方形基礎。 如果該基礎因沖刷問題，所有埋置土深 f D 完全被沖刷不見，請問該基礎是否承載破 壞？（30 分） 形狀影響因素、埋置深度影響因素、載重傾斜影響因素 提供支承力項目 考慮影響項目 凝聚力（c） 超載（q） 土重（γ ） 形狀影響 因素（s） 0 = φ 法 2.1 2.0 1 ≤ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = L B Fcs 0.1 = qs F 0.1 = s Fγ ( ° ≥10 φ ) ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ° ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = 2 45 tan 2.0 1 2 φ L B Fcs ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ° ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = 2 45 tan 1.0 1 2 φ L B Fqs ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ° ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = 2 45 tan 1.0 1 2 φ γ L B F s 埋置深度 影響因素（d） 0 = φ 法 5.1 2.0 1 ≤ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = B D F f cd 0.1 = qd F 0.1 = d Fγ ( ° ≥10 φ ) ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ° ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = 2 45 tan 2.0 1 φ B D F f cd ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ° ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = 2 45 tan 1.0 1 φ B D F f qd ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ° ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = 2 45 tan 1.0 1 φ γ B D F f d 載重傾斜 影響因素（i） ( φ β ≥ ) 2 90 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ° − = β ci F 2 90 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ° − = β qi F 0 = i Fγ ( φ β < ) 2 1 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛− = φ β γi F Fh Fv B × B Df H sat γ c′ φ′ γ c′ φ′

解釋下列名詞：（每小題5 分，共20 分） 應力路徑（Stress Path） 聯合基腳（Combined Footing） 岩層不整合（Unconformity） 侵入岩（Intrusive Rock）

有一砂土飽和單位重γsat 為19.72 kN/m3，土粒比重Gs 為2.66，若此砂土之最大孔隙 比emax 為0.78，最小孔隙比emin 為0.46，試求： 砂土之含水量。（10 分） 砂土之相對密度Dr（Relative Density）。（5 分）

分別說明構築土石壩、混凝土重力壩及拱壩所需之工程地質條件。（20 分）

有一群樁基礎承受32×103 kN 之載重，其排列如圖一所示，單樁直徑0.3 m，樁長 12 m，樁距1 m（樁心對樁心），群樁基礎剖面及土壤分布如圖二所示，假設載重 以垂直2：水平1 之方式向下傳播，試求： 群樁載重傳播至黏土層之垂直應力σz。（15 分） 群樁之效率（Efficiency of the Pile Group）。（10 分） 圖一 圖二 （上圖僅為示意，未按比例繪製） Q=32×103 kN 12 m 3 m 3 m 砂土層 黏土層 緊密砂土含礫石層 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m D = 0.3 m 104年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全一張 （背面）

有一砂土試體進行排水三軸試驗，在有效圍壓應力σ′3 = 160 kPa 下，受壓至破壞， 試體破壞時，最大有效主應力與最小有效主應力之比值(σ′1/σ′3)f = 3.8，另一相同試體進 行不排水三軸試驗，在總圍壓應力σ3 = 160 kPa 下，受壓至破壞，試體破壞時，產生 60 kPa 之孔隙水壓，假設砂土不具凝聚力，試求：（每小題10 分，共20 分） 不排水三軸試驗破壞時之主應力差(σ1‐σ3)f。 砂土之不排水內摩擦角φ 。

軟弱地盤一般指由黏土或泥土構成，其地下水位甚高，常呈現飽和狀態而承載力甚 低。地質學上，鬆軟地層常為較新年代之堆積所構成之沖積層，列舉有那些地形條 件容易形成軟弱地盤。再說明在軟弱地盤須施作工程構造物時，有那些處理的工 法。（20 分）

在洪水牆的安定分析中，完成的流線網如下圖所示，分別寫出點a,b 及c 三處之總 水頭，再以流線長度間隔ΔL(4.5 ft)估算趾部D 滲出之水力梯度。（20 分）

某單元體的應力狀態如下圖所示，試求：  最大與最小主應力之大小及作用面。（6 分）  自水平面傾斜30 度角之平面的應力。（7 分）  最大之剪應力及其傾斜面。（7 分） h = 30 ft D c b a Δ L = 4.5 ft 12 ft 103年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全一張 （背面）

一黏土試體在壓密試驗的一個載重增量中，得到如下數據： 應力       kPa 300 = σ kPa 150 = σ 2 1 ，孔隙比       1.18 = e 1.30 = e 2 1 試體高度=20 mm，實驗採雙向排水，試驗時溫度23℃，50%壓密時所須時間為 20 min。試計算試驗溫度修正為20℃時，試體平均滲透係數。（20 分）

試說明Terzaghi 的單向度壓密理論在推導上作了那些假設，並按照工程上的重要 性，列出所有的假設條件。（20 分）