土壤力學（水利工程組）　申論題歷屆試題與參考架構

114 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   某一河道旁之新鮮崩積土壤濕土單位重為 20 kN/m3 ，含水量 18%，比重2.65，經室內實驗求得 PL  30 ，最大乾密度為 22 kN/m3 ，最小乾密度為14 kN/m3 。請申論該土之：（每小題 5 分，共 15 分）

   （一）乾土單位重 γ d

   （二）飽和度

   （三）相對密度

   （15 分）

2. 2

   一層狀土壤如下圖，試論述以下：

   （一）何謂臨界水力坡降。（5 分）

   （二）試說明適合用於量測土層 3 滲透係數 (k 3 ) 之實驗名稱及理由。 （10 分）

   （三）試求水平及垂直等效滲透係數之比值 k h(eq) /k v(eq) 。（10 分）2m k1=3×10-2 cm/sec 土層1 4m k2=2×10-4 cm/sec 土層2 6m k3=1×10-8 cm/sec 土層3

   （25 分）

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3. 3

   某南部地區之地層剖面如下圖所示，初始地下水位在地表下5 m ，粘土層 之 已 知 物 性 參 數 包 括 ： 液 限 LL  40 ， 塑 性 指 數 PI  20 ， 含 水 比w  30% ， 比 重 G s  2.65 ， 飽 和 度 S  100% 。 該 粘 土 層 之 過 壓 密 比OCR  1.05 。試申論以下：

   （一）粘土層之飽和單位重？（5 分）

   （二）若現場地下水位因抽水而下降至地表下 25 m，試求粘土層因地下水位下降而引起之壓密沉陷量？（提示：再壓指數 C r  0.1Cc；Cc 為壓縮指數）（15 分）地表面  1.7 T/m3 5m原地下水位25 m砂土層降低後之水位 sat  2.2 T/m3 60 m粘土層 6m

   （20 分）

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4. 4

   試申論結構物淺基礎埋置土壤深度（embedded depth）越深，其承載力（bearing capacity）越大之原因。（10 分）

   （10 分）

   參考架構・破題

   淺基礎承載力可由太沙基（Terzaghi）承載力公式說明：埋置深度 Df 增加，會使超載項與剪力破壞面長度同時增加，並提供側向束制，因此極限承載力提高。作答時以公式各項與破壞機制兩方面論述。

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5. 5

   一具有凝聚力及摩擦角之土層於設置擋土牆後之樣態如下圖，試申論：（每小題 10 分，共 30 分）

   （一）擋土牆後方土壤受主動土壓及受被動土壓之牆體位移方式。

   （二）以 Rankine 理論推導主動土壓力之表示式。

   （三）以 Rankine 理論推導被動土壓力之表示式。

   （30 分）

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113 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   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：

   （一）試求 A 點之初始有效應力 (kPa)。（5 分）

   （二）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）

   （三）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）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題為有效應力與液化判定的計算加觀念題。先分層計算總應力與孔隙水壓，得 A 點初始有效應力；液化的條件為超額孔隙水壓上升到等於初始有效應力，即有效應力歸零。

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2. 2

   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：

   （一）請利用 Terzaghi 單向度壓密理論，說明地盤下陷之成因。（10 分）

   （二）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）

   （三）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）

   （30 分）

   參考架構・破題

   地盤下陷可由太沙基單向度壓密理論說明：抽水使地下水位下降，孔隙水壓降低，有效應力增加，黏土層排水並壓密。沉陷量可由孔隙比變化計算，並須討論負摩擦力對樁基的影響。

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3. 3

   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：

   （一）試求 A 點之有效應力 （kPa）？（5 分）

   （二）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）

   （三）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）

   （25 分）

4. 4

   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）

   （一）試說明擋土牆牆體穩定性評估須檢核那些項目？

   （二）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。

   （20 分）

   參考架構・破題

   擋土牆設計須先檢核外部穩定與牆體結構強度，再依現場地形、地質、變形容許量選擇形式。本題先列穩定性檢核項目，再比較懸臂式與蛇籠式的適用條件。

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