坡地穩定與崩塌地治理工程 申論題歷屆試題與參考架構

高考三級,民國 102~115 年共 14 份試卷、66 題,其中 55 題附參考答題架構。考這一科的類科:水土保持工程。本頁列出歷年全部題目,參考架構只列開頭的「破題」,完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。

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115 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    坡地的深層滑動通常和岩體的力學行為有關,如何評估含不連續面岩體的力學參數以進行邊坡穩定分析?請詳述深層滑動的整治方法有那些?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題聚焦於岩體邊坡深層滑動之力學機制與工程對策。作答應先說明不連續面如何主導岩體強度與破壞行為,再提出工程界標準參數評估方法,最後系統性歸納抑制工與抑止工兩大深層治理策略。

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  2. 2

    卵礫石層在臺灣有廣泛的分布,請說明影響卵礫石層邊坡強度的因素有那些?卵礫石層常形成陡坡,請詳述其邊坡破壞模式與整治工法有那些?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題探討臺灣台地常見卵礫石層之工程地質力學特性。作答應以骨架與基質之雙重結構分析其強度影響因子,繼而歸納落石、淘刷及陡坡崩落模式,最後提出坡面護蝕與坡腳錨固治理對策。

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  3. 3

    一邊坡開挖後坡面 N40°E/25°S,弱面 N30°E/20°S,此坡面是否為順向坡,若摩擦角 25°,試說明是否會沿弱面滑動。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題為邊坡運動學幾何判釋與極限平衡穩定性計算之經典題型。作答須依序檢驗走向、傾向及傾角之幾何出露條件判定順向坡,再建立單純重力滑動之極限平衡安全係數方程式,評估滑動潛勢與外力影響。

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  4. 4

    若坡地坡度 θ,地下某深度有一地下水位且地下水流線平行地表面,請畫流網說明如何估計地下水位以下深度 h 位置的水壓。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考查無窮邊坡穩態滲流場之流網幾何關係與孔隙水壓推導。作答應先說明流線與等勢線之幾何特徵,以水頭定義為基礎推導垂直深度 h 處之水壓公式,並闡明其力學意義與邊坡穩定應用。

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  5. 5

    一岩坡因為張力裂縫產生潛在滑動面如下圖,請繪圖表示沿潛在滑動面的水壓力分布及說明對穩定性的影響,並繪圖施加地錨及說明對穩定性的影響。(20 分)張力裂縫潛在滑動面

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題是岩坡平面型滑動(plane failure)含張力裂縫的經典分析(Hoek and Bray 模式)。作答要先把圖重畫並標出力系,再分別說明水壓力(張力裂縫內的 V 與滑動面上的 U)如何降低安全係數,最後畫出地錨力 T 並說明其增加正向力、減少下滑力的雙重效果。

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114 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    大規模崩塌致災類型包含重力堆積型類別,請詳述該類型之影響範圍劃設方法。如何預防與治理?(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    重力堆積型大規模崩塌多因深層重力潛移或岩體崩滑後堆積於坡麓,極易受降雨或地震引發再活化成災。作答應以地工調查與數值運動模擬為主軸劃設危害範圍,並從非工程防災預防及工程綜合治理兩端提出完整對策。

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  2. 2

    崩塌地現況調查包含地形調查、地質調查、植生調查、水文調查及地表移動量調查,請說明各調查項目。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    崩塌地現況調查為邊坡穩定評估與治理工法設計之核心依據。作答應系統性解析五大調查項目之調查目的、採用工具、具體作業內容與所獲取之工程參數,展現水土保持現地調查之專業架構。

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  3. 3

    圓弧形破壞之邊坡穩定分析,常採用極限平衡法計算安全係數,請以簡化 Bishop’s 切片法(Bishop’s modified method)為例,說明計算一圓弧形滑動面安全係數之步驟。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    簡化 Bishop 切片法為土木與水利工程界計算圓弧滑動面之標準極限平衡方法。作答應先闡明其基本力學假設與靜力平衡關係,隨後詳細列出幾何分割、參數建立、疊代求解算式至收斂搜尋臨界圓弧之完整工程步驟。

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  4. 4

    格梁可隨坡度變化縱橫交錯舖設於邊坡上以增加邊坡穩定,請問格梁之種類與適用範圍及規劃設計原則為何?(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    格梁工法為兼具邊坡淺層防護、深層加固與生態景觀之複合型水土保持工法。作答應系統性分類現場澆置與預鑄預力格梁,明確界定其地質適用範圍,並就受力結構設計、地錨傳遞、內部防蝕植生及排水整合闡述規劃設計原則。

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113 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    在地震之後,邊坡通常比較容易發生崩塌與土石流。請問要如何調整降雨量警戒值,以利在後續強降雨時,進行崩塌與土石流預警?若要調整回原警戒值,要如何評估?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    強震將造成山區坡體鬆動、岩體碎裂並累積豐富崩塌料源,導致臨界引發降雨門檻大幅降低。作答應以震後致災機制為基礎,說明降雨警戒指標之調降邏輯,並提出多指標綜合評估機制,作為後續階梯式回調原警戒值之科學依據。

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  2. 2

    如何評估地下水滲流對邊坡穩定性的潛在影響?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    地下水滲流為誘發邊坡破壞最普遍且致命之外在因素。作答應立足於土壤與岩石力學原理,深入解析滲流對應力場與材料強度之微觀弱化機制,並建立涵蓋水文地質調查、滲流數值模擬及極限平衡耦合分析之完整工程評估程序。

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  3. 3

    滑動型崩塌地常以止滑樁(如打擊樁或鑽掘樁)來治理。請問止滑樁之規劃設計原則為何?在施作止滑樁後,如何進行崩塌地之穩定性分析?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    止滑樁為深層滑動型崩塌之高強度主動支承工法。作答應從樁位選定、錨固深度、樁身結構受力與樁間土拱效應系統性歸納規劃設計原則,繼而說明如何將抗滑樁阻力納入極限平衡切片法及連續體數值互制模型進行穩定分析。

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  4. 4

    請詳述如何利用地球物理探測(如地電阻 ERT 法、震測 MASW 法)來調查和評估潛在的邊坡崩塌破壞?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    地球物理探測具備非破壞性、大範圍與連續性剖面顯像之優勢,為邊坡調查之利器。作答應分別剖析地電阻影像法與多頻道表面波震測之物理解析原理,並結合鑽探校正建立地質概念模型,評估潛在破壞面位置與邊坡幾何結構。

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  5. 5

    假設土壤單位重為 γ,強度參數為 c 與∅,滑動面深度為 z,下圖中所示k 為水平地震力係數(不考慮垂直地震力) ,β 為坡面與水平面夾角,選取單位坡面長度 ℓ 與深度 z 的塊體進行推導,W 為該塊體的重量。請以擬靜力分析法(pseudostatic analysis)推導無限邊坡(infinite slope)在受到地震力作用之下的安全係數公式。(20 分)ℓ z kW W

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題要以擬靜力法將地震力視為水平靜力 kW 加在無限邊坡的單元塊體上,依 Mohr-Coulomb 準則與極限平衡,推導 FS = 抗滑力 ÷ 下滑力。重點在正確分解 W 與 kW 到滑動面的法向與切向,並檢查 k = 0 時回到靜態公式。

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112 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    各類遙測影像分析為現今經常採用之崩塌地調查工具,請說明如何以遙測影像之色調等特性及正射航照等,進行崩塌地判釋。(25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    遙測影像分析具備大範圍、多時序與高解析度特點,為現代崩塌地調查與環境變遷監測之關鍵手段。作答應以遙測判讀基本要素為出發點,深入剖析色調、形狀等光譜空間特徵,並闡述正射航照與多期疊合之判釋程序。

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  2. 2

    依照邊坡岩層內之層面與劈理面之位態,相對於坡面之關係,可能形成順向坡、危險順向坡、逆向坡及斜交坡。請以大圓立體投影圖,標示出順向坡、危險順向坡、逆向坡及斜交坡之個別層面與劈理面之位態與坡面之關係。(25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    岩體邊坡之運動學破壞型態完全取決於不連續面與邊坡自由面之三維空間位態交角關係。作答應先定義四大坡向之幾何判準與潛在破壞模式,隨後詳細闡明於赤平極射投影網(大圓立體投影)中各組弧線之繪製相對位置與判釋特徵。

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  3. 3

    邊坡穩定分析經常採用極限平衡分析之切片法,說明其適用之狀況為何?並以普通切片法(Ordinary method of slices)為例,繪圖說明一厚層土壤簡單邊坡,在使用普通切片法時,所需建立之運算資料及算式。 (25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    極限平衡切片法為土木與水保領域處理非均質土壤邊坡之基礎分析工具。作答應先闡明其工程適用條件,繼而以普通切片法(Fellenius法)為範例,系統性說明切片幾何劃分、運算參數矩陣建立與閉合平衡算式推導,並客觀評論其力學局限。

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  4. 4

    請說明崩塌地之處理方法及工法之選擇。(25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    崩塌地之工程治理為水土保持與坡地防災之核心領域。作答應以抑制工(消除誘發病因)與抑止工(結構強力對抗)為核心分類哲學,條列四大工法體系之機能,最後提出以崩塌類型、規模、地質構造及保全對象為本之工法選擇決策準則。

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111 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    對於具有地下水黏土質挖方邊坡之設計,必須考量短期(施工中與剛施工完成時)之穩定性與長期的穩定性。請詳述如何分析這類黏土質挖方邊坡的短期與長期的穩定性?在某些情況下,黏土質挖方邊坡雖然在短期內穩定,但多年後可能會在沒有太多預警的情況下失敗,原因為何?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    飽和低透水性黏土邊坡開挖涉及複雜之孔隙水壓演化與應力路徑機制。作答應對比短期不排水全應力分析與長期穩態排水有效應力分析之理論架構,進一步從負水壓消散、蠕變軟化與裂縫貫入等微觀力學行為剖析長年後突發失穩之根本原因。

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  2. 2

    何謂「側向潰散」(lateral spreads)?其觸發機制為何?治理對策為何?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    側向潰散為邊坡及地盤破壞分類中極具破壞力之複合變形模式。作答應依國際地滑分類定義其極緩坡大範圍橫向擴展特徵,深入闡析砂土液化與敏感性黏土擠出之觸發機制,最後由深層地盤改良與邊界強固圍束提出全方位治理對策。

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  3. 3

    請詳述在邊坡裝設傾斜儀(inclinometers)、水位計、水壓計、地震儀等進行監測後,如何應用這些訊息進行邊坡穩定性評估?那些原因常造成這些儀器之量測數據產生較大的誤差?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    地工安全監測系統為動態掌握邊坡穩定、驗證分析模型與落實早期預警之核心依據。作答應深入闡述四類儀器監測數據在空間定位、水力弱化與動態響應之具體評估應用,並由安裝施工、材料環境及人為量測等面向嚴謹剖析重大誤差之根源。

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  4. 4

    大規模崩塌形成堰塞壩(landslide dam)時,請詳述可能會有那些後續災害?如何預防與治理?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    大規模崩塌土石堵塞河道所形成之堰塞壩具有極高之突發性與連鎖致災風險。作答應以連鎖災害鏈角度詳述上游迴水淹沒及下游潰壩洪泥衝擊,並由緊急監測通報、水位緊急宣洩及壩體防淘固化提出完整之應變預防與工程治理策略。

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  5. 5

    急洩降(rapid drawdown)可能會觸發土壤邊坡崩塌。請詳述其崩塌發生機制與如何量化評估土壤邊坡是否會因急洩降而觸發崩塌。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    急洩降常發生於水庫蓄水邊坡、河道兩岸或防洪土堤,其誘發邊坡崩塌之核心機制在於外側支撐水壓瞬時消退,而邊坡內部孔隙水壓無法同步消散,導致有效正應力驟降與抗剪強度不足。答題宜先自水力邊界與應力路徑解析崩塌機制,再分述極限平衡法配合孔隙水壓折減、非穩態滲流數值耦合分析以及三階段急洩降法等量化評估途徑。

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110 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    一土壤無限邊坡單位重 γ 坡度β,摩擦角 φ 凝聚力 c,試計算無地下水存在,滑動面深 h 之安全係數。(10 分)說明若降雨使邊坡含水量增加並產生地下水壓,如何影響砂土與黏土邊坡的穩定性。(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考核無限邊坡極限平衡推導與降雨入滲引發水力弱化機制之對比。作答第一部分應自幾何受力平衡推導滑動面之抗剪強度與下滑剪應力以列出安全係數公式;第二部分則須從基質吸力消散、有效應力衰減及水力傳導度差異,對比砂土邊坡之瞬態淺層破壞與黏土邊坡之長期漸進軟化效應。

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  2. 2

    試解釋為何有些邊坡不穩定就崩塌垮掉,有些邊坡數十年間歷經了多次的位移而尚未崩塌垮掉?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    邊坡失穩後之變形行為究竟呈現突發災變性崩解或長期緩慢間歇性潛移,取決於邊坡材料之應力應變本構特性、剪切強度弱化模式、水力激發歷程與邊坡幾何動態回饋機制。答題宜從脆性軟化與塑性韌性變形之材料力學機制切入,輔以殘餘強度平衡與暫態水文引發之邊際平衡進行對比論述。

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  3. 3

    以下立體投影圖中,粗弧線為坡面的大圓,三條細弧線為弱面的大圓,若弱面摩擦角 20°,試考慮岩塊的運動,分析此坡面的穩定性。(20 分)

    (20 分)

  4. 4

    有限元素法是常用的邊坡穩定分析數值方法之一,對於邊坡二維的分析應 選 擇 平 面 應 力 或 平 面 應 變 ? 線 彈 性 完 全 塑 性 模 型 ( linear elastic perfectly plastic)是常用較簡單的模型,它定義了什麼?其彈性階段與塑性階段分別可以什麼參數定義?(14 分)說明其計算安全係數的方法。(6 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    有限元素法應用於邊坡穩定分析能有效掌握應力集中與漸進破壞歷程。二維邊坡在縱深方向拘束顯著,力學邊界應採用平面應變假設;材料行為常以線彈性完全塑性模型描述降伏前後特性;計算安全係數則主要依循剪切強度折減技術求取系統失穩之臨界因子。

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  5. 5

    無水壓力狀況下考慮擋土牆的不移動或移動,請繪圖說明如何估計無凝聚性土壤作用於牆的作用力(牆高 H,土壤之單位重 γ 摩擦角 φ)。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    無水壓力條件下,擋土結構受側向土壓力之大小與分布取決於牆體相對於回填土之位移方向與位移量。作答須依據朗金土壓力理論,分別就靜止、主動與被動三種極限平衡狀態,推導其土壓力係數、側向壓力沿深度之三角形分布以及總土壓力合力與作用點,並輔以位移應力關係圖與受力圖作系統化說明。

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109 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    大規模崩塌為目前國內山坡地管理單位之重點工作之一,降雨之水文問題常為大規模崩塌發生之主要原因之一。請回答下列問題:

    (一)大規模崩塌之定義。(10分)

    (二)一山坡地列為大規模崩塌潛勢區,若干區域種植果樹使用,並開闢農路,區內坡度約為20~40之間,存在若干縱向小型山溝,寬度2~3 m,雨季時可見地表逕流。區域混凝土舖面道路及農舍經常性發生龜裂下陷,果園區坡地部分區域亦發現龜裂情況。坡地表層深度10~20 m土壤為崩積土層,其下方為砂岩夾頁岩層。為了解山坡地地層之不穩定情況,請擬定一監測計畫,說明各監測項目之配置目的與原則,並論述各監測項目之數據於潛在崩塌地之應用。(15分)

    (25 分)

  2. 2

    RC擋土牆為坡地開發常使用之穩定工法,下圖為一RC擋土牆幾何斷面,擋土牆背側無地下水位。請回答下列問題:

    (一)若RC牆於背填土施工中產生之前傾位移致使牆背側土壓力達主動狀態,請計算及繪出RC牆背側Rankine土壓力分布。 (10分)

    (二)以(一)小題之情況計算RC擋土牆安全穩定之側推(Sliding)及傾倒(Overturning)二項破壞之安全係數。(15分)(H = 3 m、B = 1.5 m、b = 0.4 m、D = 0.4 m;擋土牆背填土性質: = 18 kN/m3、c = 0 kPa、 = 30;原基礎土壤性質: = 18 kN/m3、c = 5 kPa、 = 30;牆底混凝土與土壤之介面強度折減係數為0.67;混凝土性質: = 24 kN/m3)

    (25 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  3. 3

    回答下列有關邊坡穩定分析問題:

    (一)說明邊坡穩定分析極限平衡法(Limit equilibrium methods)求取安全係數之原理。對於一長度15 m、具厚層表土層、傾斜45、上及下邊坡為緩坡之土壤邊坡,請以一般切片法(Ordinary method of slices)說明如何分析獲得邊坡穩定安全係數。 (請針對流程及方法進行說明,不須實際計算)(15分)

    (二)一般邊坡穩定分析(不考慮降雨入滲及滲流)需要之地層參數為何?如何獲得與決定?(10分)

    (25 分)

  4. 4

    於(強)降雨情況,臺灣山區邊坡易發生淺層破壞,常使用邊坡穩定結構性處理工法及排水工法增加邊坡穩定性。

    (一)請說明結構性處理工法於增加邊坡穩定之力學作用原理,並舉出3種常使用之工法及各工法之適用條件。(15分)

    (二)請說明排水工法於增加邊坡淺層土壤穩定之力學作用原理,舉出2種地表面以下之排水工法及使用目的。(10分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    邊坡穩定以安全係數 FS=抗滑力/下滑力表示。結構性工法靠「增加抗滑力或減少下滑力」,排水工法靠「降低孔隙水壓、提高有效應力」,兩者常要搭配使用。

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108 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    邊坡穩定與崩塌地治理工程通常需要進行監測。請問進行監測的功能為何?一般現場裝設的監測儀器有那些?可以獲得那些訊息與這些訊息如何應用?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    監測是崩塌地治理「觀察法」的核心:掌握滑動機制與變位趨勢、驗證設計假設、評估工程成效,並作為預警疏散依據。

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  2. 2

    某一均質砂性土壤邊坡出現一潛在滑動面,假設該砂性土壤之滲透性為均向,且該邊坡之地下水成穩態滲流(steady state seepage)狀態,具有自由水位面。請詳述如何監測與估算該潛在滑動面上之孔隙水壓力分布?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    穩態滲流下,孔隙水壓可由流網或觀測水頭求得:u=γw(h−z),h 為總水頭、z 為位置水頭。關鍵在現地量測水位或水頭並建立流網,再沿滑動面取值。

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  3. 3

    大規模崩塌可能引起之災害型態有那些?請針對大規模崩塌的災害型態提出因應對策。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    大規模崩塌規模大、深度深、運移距離長,常衍生連鎖型複合災害,因應須結合「工程減災」與「非工程避災」,並依災害型態分別處置。

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  4. 4

    請詳述擋土牆承受的外力有那些?如何計算?設計上考量重點為何?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    擋土牆設計核心是正確求出作用外力,再檢核滑動、傾倒、承載力與整體穩定,並確保排水使設計水壓假設成立。

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  5. 5

    邊坡的穩定性會受到地震的影響,請提出三種方法來分析與評估邊坡在地震作用下的反應,並詳細說明之。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    地震下邊坡分析由簡至繁分三類:擬靜態法求安全係數、Newmark 滑塊法求永久位移、動態數值分析求完整反應;應依邊坡重要性與資料完整度選用。

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107 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試述下列名詞之意涵(可繪圖輔助說明) :(每小題 5 分,共 25 分)

    (一)集水井與橫向排水管(Water collecting well and Horizontal drain)

    (二)傾斜觀測管與孔內傾斜儀(Inclinometer casing and Inclinometer probe)

    (三)差異侵蝕與落石(Differential erosion and Rock fall)

    (四)直剪試驗與弱面直剪試驗(Direct shear test and Direct shear test of weak plane)

    (五)有效應力分析與總應力分析(Effective stress approach and Total stress approach)

    (25 分)

    參考架構・破題

    五組名詞皆屬崩塌地調查、監測、分析與治理的基本觀念,每小題 5 分,宜各以定義+原理/用途+簡圖或比較作答。

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  2. 2

    邊坡依材料組成區分,可概分為土壤邊坡與岩石邊坡,常見土壤邊坡破壞可分為平面型之土壤/岩屑崩滑(soil/debris slide)以及弧形滑動,楔型滑動則是常見的岩坡破壞模式之一。請敘述上述三類邊坡破壞之地質條件、穩定分析方法與整治工法。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    三種破壞模式由地質構造控制:平面型多發生於薄層崩積土或順向坡,弧形滑動多見於均質厚層土體,楔型滑動則由兩組不連續面交切。分析方法與工法須對應破壞機制。

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  3. 3

    試闡述配備光學相機之無人飛行載具(UAV)於崩塌地治理之:

    (一)應用性。(16 分)

    (二)限制。(9 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    配備光學相機的 UAV 可低空、機動、高解析取得影像,經攝影測量產生正射影像與數值地表模型,貫穿崩塌地的調查、規劃設計、施工管理與成效監測;但受天候、植生、法規與精度限制。

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  4. 4

    某邊坡地形與地下水位面如下圖,若山頂位置與山谷處垂直線恰為地下水分水嶺,且邊坡材料為均質等向材料:

    (一)請繪製該邊坡之流線網(Flow Net),包括流線與等總水頭線。(15 分)

    (二)請估計坡谷處地表面下 A, B, C 三個深度之總水頭值,假設位置水頭基準點為高程EL. 0 m 處。(10 分)山頂山頂 EL. 100 m地下水位線山谷 EL. 0 m A 山谷 EL. 0 m EL. -25 m B EL. -50 m C不透水邊界

    (25 分)

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106 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    導致邊坡發生崩塌的自然與人為因素有那些?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    崩塌發生於下滑力大於抗滑力時;因素可分為使邊坡本身不穩定的內在(潛在)因素,以及觸發的外在因素,再區分自然與人為。

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  2. 2

    針對大規模崩塌與複合型災害之潛勢區位,如何進行調查、分析與提出防減災方案?如何評估所提防減災方案是否為較低風險之最佳方案?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    大規模崩塌與複合型災害的防減災,應循「調查→潛勢與風險分析→方案研擬→風險比較選優」的風險管理流程,以工程與非工程措施組合,並用風險(危害度×易致災性×暴露)量化比較方案。

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  3. 3

    為何邊坡土體內可能有負孔隙水壓(negative pore pressure)產生?負孔隙水壓對邊坡穩定有何影響?降雨對邊坡內之負孔隙水壓力有何影響?在力學計算上,如何考慮負孔隙水壓對邊坡穩定性的影響?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    地下水位以上的非飽和土壤,因毛細作用與表面張力而產生負孔隙水壓(基質吸力),提供額外抗剪強度;降雨入滲使吸力消散,是淺層崩塌的主要機制。

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  4. 4

    邊坡破壞之後可以進行倒算分析(Back-analysis)。請問進行倒算分析有何作用?針對土壤邊坡之破壞,倒算分析要如何進行?倒算分析的計算模型所需要考慮的參數或變數有那些?又倒算分析的限制為何?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    倒算分析是把已經破壞的邊坡視為安全係數等於 1.0 的極限平衡狀態,反求破壞當時地層的強度參數或驗證破壞機制,作為後續整治設計的依據。作答要依題目四問分段:作用、步驟、參數、限制。

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  5. 5

    圖一為邊坡翻倒型破壞(toppling failure)之示意圖,(一)請說明邊坡發生翻倒型崩塌坡壞之判斷條件。 (5 分)(二)某邊坡坡面之傾向為 N45E/45S;該邊坡之弱面傾向為 315度、傾角為 70 度,而弱面間的摩擦角為 30 度。請徒手繪出立體投影圖(不需使用輔助工具)展示該邊坡坡面與該弱面之大圓、極點(great circles and poles),並判斷該邊坡是否會發生翻倒型破壞?(15 分)圖一 翻倒型破壞示意圖

    (20 分)

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105 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    邊坡崩塌機制之調查目的與項目為何?(6 分)為了解破壞面之特性(包括其幾何形狀、深度、力學性質、滑動量、滑動速率等) ,請詳述如何調查。(14 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    崩塌機制調查的核心是找出「為什麼滑、沿哪裡滑、滑多快」,作為穩定分析與整治設計依據;後半題重點在如何調查破壞面的幾何、深度、強度與運動量。

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  2. 2

    有一朝向正西傾斜 50 度之無地下水岩石邊坡,經地質調查後,發現有 3 個弱面,分別為 A、B 與 C 弱面,其傾斜方向(Dip direction)分別為 230 度、160 度與 330 度,傾角(Dip)均為 40 度。其中弱面 A 與 C 之交線出露於坡面上。各弱面間之摩擦角均為 20 度。請判斷此邊坡可能會發生那一種破壞?而該邊坡發生破壞後大約往那個方向移動(請一併敘述判斷依據)?並說明如何計算該邊坡之安全係數(Factor of。(20 分)safety)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題以 Markland 運動學檢核判斷破壞型態:坡面傾向 270°、傾角 50°,三弱面傾角 40°、摩擦角 20°。逐一檢核平面、楔形、傾翻破壞,再說明楔形體安全係數算法。

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  3. 3

    說明何以邊坡地下水位上升後,容易導致邊坡之穩定性下降?(6 分)為了解邊坡地下水之變化情形,通常可裝設水位觀測井與水壓計兩種監測儀器。請問這兩種監測儀器之監測目的與安裝施工方式有何差異?而在地下水監測資料取得之後,使用在地層之孔隙水壓計算時,又有何計算上之差異?(14 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    地下水位上升使孔隙水壓增加、有效應力下降,抗剪強度隨之降低;監測上水位觀測井量的是自由水面,水壓計量的是特定深度的孔隙水壓,兩者在安裝與計算上都不同。

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  4. 4

    請說明塊體分析法(block analysis)適用之邊坡地質條件。(6 分)說明以塊體分析法計算安全係數之詳細步驟。(14 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    塊體分析法(滑動塊體法、楔塊法)把滑動體切成少數幾個剛性塊體,以力平衡求安全係數,適用於滑動面不是圓弧、而是受軟弱層或層面控制的折線形滑動。

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  5. 5

    有一路寬約 20 m 之道路上邊坡發生崩塌,崩塌後初步現地勘查概略指出該地層為高度風化粉砂岩層(siltstone),傾角約為 20 度之逆向坡,坡高約 50 m,崩塌面寬約 100 m、長約 50 m,破壞面深度約 3~30 m 不等,地下水位約在坡高 1/2 處(如示意圖) 。針對此崩塌地,請規劃二種治理方案,分別說明各方案採用的設計理念與工法(或多種工法組合) ,並比較該二種方案之安全性與成本。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本案為高度風化粉砂岩、逆向坡、坡高約 50 m、破壞深度 3~30 m、地下水位約在坡高一半,且下方為道路、趾部空間受限。治理要從降低地下水、減載與增加抗滑力三方面組合,並提出低成本與高安全兩種方案比較。

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104 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    依水土保持技術規範,山坡地開發利用應設置滯洪設施,請說明「得免設置滯洪設施」之三種情形,及「滯洪設施之規劃設計原則」。(16 分)

    (16 分)

    參考架構・破題

    滯洪設施是山坡地開發抵消地表不透水化後洪峰流量增加的必要措施;本題考水土保持技術規範中得免設置的情形與規劃設計原則,以規範精神組織答案,細節以現行條文為準。

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  2. 2

    試舉出「土石流及崩塌地源頭治理」所涵蓋的整治範圍與其治理特點。若以集水區之分區段治理之概念,由上而下一般可分為四區,請分別說明此四區及其各個區段應處理之項目。(24 分)

    (24 分)

    參考架構・破題

    源頭治理強調從土砂生產源頭的崩塌地與上游溪溝著手,減少土砂供給,而非只在下游攔砂;作答先說明整治範圍與特點,再以集水區由上而下四區說明各區處理項目。

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  3. 3

    一重力式擋土牆如下圖所示,採用郎金(Rankine)主動土壓力理論:(一)計算並繪出側向主動土壓力分布圖;(10 分)(二)計算牆身所受側向力及其合力作用位置。(10 分)

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  4. 4

    下圖所示為均勻土壤邊坡,若滑動面 AC(如圖所示虛線)之上方土壤(ABCA)重量 W 為 350 kN,且 W 對旋轉中心 O 的力臂為 5 m,(一)試算出滑動面 AC 之滑動安全係數。(10 分)(二)若將邊坡上陰影部分挖除,此時邊坡之滑動安全係數會是多少?(10 分)(上述計算均假設無張力裂縫)全一張(背面)

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  5. 5

    常用來研判崩塌地可能滑動面之深度的方法有三種,其中傾斜監測管(inclinometer)一般被認為是成效較佳的方法之一,試述另外二種常用的方法。試說明傾斜監測管之安裝與量測原理,並針對下圖中四種傾斜監測管之量測結果對邊坡的滑動面深度、滑動形式及傾斜監測管埋設狀況作一判讀。(20 分)

    (20 分)

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103 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    請依水土保持技術規範說明針對崩塌地進行調查時之調查項目及調查重點為何?此外如需進行崩塌量之估算,則應如何進行?(15 分)

    (15 分)

    參考架構・破題

    崩塌地調查是治理規劃的基礎,要掌握崩塌的範圍、類型、成因與保全對象;崩塌量估算則是治理規模與土砂防治量體的依據。依水土保持技術規範精神分兩部分作答。

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  2. 2

    利用大圓投影圖說明如何由順向坡及逆向坡之邊坡坡面與地層位態相對位置進行判釋,並分別說明其在何種條件下可能發生的災害與類型。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    以赤平投影把坡面與地層位態畫在同一張圖上,比較兩者傾向與傾角的相對關係即可判定順向坡或逆向坡,再依運動學條件說明可能發生的平面滑動或傾翻破壞。

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  3. 3

    有一不規則形狀坡面之邊坡,其發生圓弧形深層滑動。如擬以切片法進行穩定分析,列舉三種可採用之方法,並說明各別分析法之優勢及使用時之限制。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    切片法把滑動土體分成垂直切片,以極限平衡求安全係數;各法差異在於對切片間力的假設與滿足哪些平衡條件。題目要求列三種方法並比較優勢與限制。

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  4. 4

    在砂土層下方有一粘土層,考慮擋土牆不具摩擦如圖一所示,並對於土壤所受拉力不 向力及其合力作用位置; ,則對土壓力之影響為何?(25 分) = 16.5 kN/m3 2m = 30o 5m  = 16kN/m3 = 24o c = 10 kN/m2圖一

    (25 分)

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  5. 5

    有一舊崩塌地上方有民宅如圖二所示,如擬於現地佈設監測系統,請依重要性及優先順序至少列出三項儀器,並以圖示標示出其在邊坡之配置位置。(20 分)圖二

    (20 分)

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102 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    臺灣近來發生多次強烈地震,使得山區有大量落石坍方並造成人命傷亡,試說明邊坡落石防護的工法有那些?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    地震後岩體鬆動,落石風險大增。落石防護應依「源頭穩定、途中攔阻、末端保護、監測與避讓」分層配置,並依落石能量、彈跳高度與保全對象選擇工法。

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  2. 2

    有一岩石山體具有一組不連續面,其層態為走向 N30°E、傾角 35°,傾向西北,不 連續面間之摩擦角為 25°。擬在此山體中構築二條公路,其延伸方向分別為 N28°E、N60°W,在此二條公路中,每條均有數處挖方邊坡,坡角分別為 20°、30°、40°、50°不等。請說明此二條公路開挖邊坡之危險程度並簡述其原因。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考岩坡「平面滑動」的運動學(kinematic)判別:比較不連續面與開挖坡面的走向夾角、傾向是否同側、坡角與不連續面傾角及摩擦角的大小關係,就能判斷兩條公路、各坡角挖方邊坡的危險程度。

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  3. 3

    在崩塌地中經常會佈設有主測線與副測線以供調查與分析基準參考,請繪圖說明何謂主測線與副測線,(10 分)又請問測線佈設的原則為何?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    測線是崩塌地調查(地形測量、地質鑽探、地表變位觀測)與穩定分析的基準。主測線代表崩塌體最主要的滑動方向剖面,副測線用來掌握崩塌體的橫向變化與側邊範圍,佈設要能代表整個崩塌體並延伸至穩定地盤。

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  4. 4

    請說明崩塌地的防治工程的規劃原則(10 分)及防治的方法與對策為何?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    崩塌地治理須先查明崩塌機制與誘因,再依保全對象與經濟性決定處理層級;方法上分為「抑制工」(改變自然條件如地形、地下水,降低滑動力或提升抗剪強度)與「抑止工」(以結構物直接抵抗滑動力),一般以抑制工為主、抑止工為輔,二者搭配。

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  5. 5

    於野外量得岩層的二個視傾角分別為 N72°W、俯角 10°,及 N35°E、俯角 25°,試據此求其真傾角為何?並請繪圖說明之。(10 分)又若此岩層於鉛垂方向量得厚度為 6 m,單位重為 2.0 t/m3,有效凝聚力為 1.0 t/m2,內摩擦角為 28°,試問其於長時暴雨與乾旱之安全係數值為何?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    前半用兩個視傾角求層面的真傾角與傾向(向量外積或赤平投影),後半把層面當作無限邊坡、坡角取真傾角,分別計算乾燥與完全飽和(地下水位達地表、平行坡面滲流)時的安全係數。

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其他等別的「坡地穩定與崩塌地治理工程」

題目來源:考選部考畢試題查詢平臺(政府資訊公開資料);參考架構為本站自撰,僅供準備方向參考,非官方標準答案。最後更新:。