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高考申論題 105年 [土木工程] 土壤力學(包括基礎工程)

第 一 題

📖 題組:
對於 Terzaghi 淺基礎承載力理論:
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

畫出全面破壞圖並標示各破壞區名稱與位置。(10 分)

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看到 Terzaghi 承載力破壞圖,首先要想到其基於「條型基礎」與「底面粗糙」的假設。作圖關鍵在於將基底以下的滑動面精確劃分並標示出三個經典對稱區域:剛性楔體區(Zone I)、輻射剪力區(Zone II)與被動土壓力區(Zone III),同時必須準確標註破壞面與水平面的幾何夾角(如 φ 及 45°-φ/2)。

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【破題】 Terzaghi 淺基礎承載力理論假設基礎為長條型(L/B → ∞),且基礎底面十分粗糙。當土壤發生「全面剪力破壞(General Shear Failure)」時,滑動面會從基礎底面邊緣一路延伸至地表面,並使地表產生明顯的隆起。破壞區域對稱於基礎中心線,主要可分為三個力學區塊。 【圖解與作圖指引】

小題 (二)

計算中需要那些基礎幾何與土壤參數?(15 分)

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看到此題,應立即聯想 Terzaghi 淺基礎極限承載力公式(qu = c'Nc + qNq + 0.5γBNγ)。從公式的三大組成(凝聚力項、超載項、土壤自重項)中,直接拆解對應的變數,將其分類為「幾何參數」(如 B, Df, 形狀)與「土壤參數」(如 c', φ', γ),並簡述各參數在公式中的物理意義即可拿取高分。

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【破題】 Terzaghi 淺基礎極限承載力理論假設基礎底部土壤發生全面剪力破壞,將破壞區分為彈性三角區、放射狀剪力區與被動土壓力區。其計算公式涵蓋了土壤凝聚力、超載與土壤自重三大貢獻項,據此可明確界定所需之幾何與土壤參數。 【論述】

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