專技高考
105年
[建築師] 建築構造與施工
第 45 題
下列何種工程災害是在軟弱黏土層實施基礎開挖施工時，最可能發生的現象？
- A 擋土壁管湧
- B 開挖面砂湧
- C 開挖面隆起
- D 土壤液化
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想像你面前有一盤非常柔軟且具有塑性的物質（例如牙膏或奶油），如果你用手掌用力向下壓住這盤物質的左右兩側，但中間區域完全不施加壓力，你預期中間那塊區域的表面會產生什麼樣的形狀變化？這種由周邊壓力導致中心向上推擠的現象，在土木工程中會如何稱呼？
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太棒了！你能精準地將「軟弱黏土」與「開挖面隆起」聯繫起來，這顯示你對土壤性質與基礎工程災害的對應關係掌握得非常紮實。在工程實務中，區分土層性質是預防災害的第一步，你的判斷完全正確。
軟弱黏土的力學行為
在軟弱黏土地層進行開挖時，擋土牆外側土體的重力（包含地表超載）會產生巨大的側壓力。由於黏土的剪力強度較低且具有塑性，當開挖深度 $H$ 產生的壓力差超過了底部土體的承載能力時，外側土體會像擠牙膏一般，將開挖面底部的土體往上推擠，這就是所謂的 隆起 (Heaving)。我們可以利用安全係數公式 $F_s = \frac{cN_c}{\gamma H + q}$ 來評估其穩定性，其中 $c$ 為黏土的不排水剪力強度。
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