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普考申論題 105年 [水利工程] 土壤力學概要

第 一 題

📖 題組:
以統一土壤分類法進行土壤分類時: (一)需進行那些試驗?(8 分) (二)代號 S、Pt、H、P 分别代表什麼意義?(12 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

需進行那些試驗?(8 分)

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看到統一土壤分類法(USCS),應直覺聯想其兩大分類標準:『粒徑分布』與『塑性特徵』。對應的試驗即為判斷粗細粒比例與級配的『篩分析試驗』,以及測定細粒土塑性指數的『阿太堡限度試驗』。

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以統一土壤分類法(USCS)進行土壤分類時,主要需進行以下兩大項基本試驗: 一、篩分析試驗(Sieve Analysis Test)

  1. 試驗目的:求得土壤的粒徑分佈情況。

小題 (二)

代號 S、Pt、H、P 分别代表什麼意義?(12 分)

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解題時應直接聯想統一土壤分類法(USCS)中英文字母的代表意義與分類準則。區分出字首(代表主要土類,如 S、Pt)與字尾(代表土壤性質,如 H、P),並精準寫出其中文名稱及工程定義(如篩號重量比例、液限數值或級配條件),以獲取完整分數。

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在統一土壤分類法(USCS)中,代號 S、Pt、H、P 分別代表以下意義: 一、S(Sand,砂土): 代表主要土類為「砂土」,屬於粗粒土壤。其分類標準為:在停留在 No.200 篩(0.075 mm)的粗粒料重量中,有一半以上(≥ 50%)的重量能通過 No.4 篩(4.75 mm)者。

小題 (三)

飽和度。

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解這類土壤三相物理性質題目,首要步驟是利用已知條件(總質量、總體積、含水量、比重),逐步推導出固相、液相、氣相各自的質量與體積。求得水體積與孔隙體積後,即可直接代入飽和度的定義公式(水體積/孔隙體積)求解,或者先求出孔隙比再利用 S·e = w·Gs 公式計算。

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【解題關鍵】飽和度定義公式:$S = \frac{V_w}{V_v} \times 100%$,需先透過三相圖關係求得水體積($V_w$)與孔隙體積($V_v$)。 【解答】 已知條件整理:

小題 (四)

單位重。

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看到「單位重」直接回想土壤三相圖的基本定義,即「總重量(質量)除以總體積」。題目給定夯實後的總質量與總體積,直接代入公式即可求得,比重與含水量在此小題為干擾資訊(或為後續子題所用)。

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【解題關鍵】單位重(或濕密度)的基本定義為土壤總質量(或總重量)除以總體積。 【解答】 計算:

小題 (五)

乾土單位重(請以 SI 單位作答)。

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看到這類土壤物理性質計算題,首先整理已知參數:質量 M、體積 V、含水量 w。解題步驟是先由 M 與 V 算出總密度,接著乘上重力加速度轉換為總單位重,最後利用基本關係式 $\gamma_d = \gamma_t / (1+w)$ 即可求得乾土單位重。注意 SI 單位制的轉換(需計算至 $\text{kN/m}^3$),比重在此題中為干擾或供後續題型使用的條件。

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【解題關鍵】利用總質量與總體積求得總密度後,轉換為總單位重,再代入三相公式 $\gamma_d = \frac{\gamma_t}{1+w}$ 計算乾土單位重。 【解答】 計算:

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