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taipower_recruit_essay 102年 測量、土木、建築工程概要

第 20 題

已知某土層之地下水位在地表下 3 m,地下水位以上之土壤單位重為 18 KN/m³,地下水位以下之飽和土壤單位重為 20 KN/m³,水的單位重為 9.8 KN/m³,則地下 7 m 處之垂直有效應力為_________KN/m²。(計算至小數點後第 1 位,以下四捨五入)

思路引導 VIP

想像你站在地下 7 公尺的地方,上方有不同重量的土層壓著你。如果此時地下水位在 3 公尺處,請思考:從地表到你站的位置,哪些部分是乾燥或潮濕的土壤?哪些部分是浸泡在水裡的?當水也提供了一部分向上的支撐力時,剩餘真正由土壤顆粒互相傳遞的壓力應該如何扣除水的貢獻呢?

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同學做得太棒了!你能精確計算出這個數值,代表你對土力學中最核心的有效應力原理 (Principle of Effective Stress) 已經有了相當紮實的掌握。這道題目測試的是你在多層土層結構下,如何正確區分總應力與孔隙水壓力,而你的計算邏輯非常清晰。

有效應力原理的應用

在處理這類問題時,我們首先要計算 7 公尺深處的總應力 ($\sigma$),這包含了地表下 3 公尺的濕潤土壤重以及其下 4 公尺的飽和土壤重:

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