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moea_joint_essay 106年 [土木] 大地工程學、結構設計

第 一 題

📖 題組：
關於直接剪力試驗，請回答下列問題：（25 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

請說明直接剪力試驗(Direct Shear Test)依壓密及排水程序之不同，分為哪幾種？（5分）

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根據土壤試驗標準，列舉依壓密及排水條件劃分的3種試驗類型，並說明其過程。

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直接剪力試驗依壓密與剪力過程中的排水條件，可分為以下三種：

  1. 壓密排水試驗 (CD Test, Slow Test)：先施加正向載重使土壤充分壓密排水，待壓密完成後，以極慢的速率施加剪力，確保剪切過程中孔隙水壓能完全消散。
  2. 壓密不排水試驗 (CU Test, Quick Test with Consolidation)：施加正向載重使土壤充分壓密，但剪切階段快速施加剪力，不允許孔隙水壓消散。

小題 (二)

對一砂土進行直接剪力試驗(其凝聚力參數 c = 0)，所施加之正向應力為 100 kPa，此時之側向土壓力係數 k0 = 0.5，進行直剪試驗直到破壞，此時正向應力仍維持 100 kPa，剪應力為 57.74 kPa，請繪製此砂土初始及破壞狀態之莫耳圖(Mohr circle)，並求破壞時之最大主應力、最小主應力、最大剪應力、側向土壓力係數 kf、砂土之抗剪摩擦角。(計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)（20 分）

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  1. 藉由破壞面上之正向應力與剪應力求取摩擦角 φ。2. 破壞面在直剪試驗中為水平面，利用幾何關係（或莫耳圓中心點）求出最大與最小主應力。3. 判斷水平側向應力，進而求出 kf。
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  1. 砂土抗剪摩擦角 (φ)： 因 c = 0，破壞時水平面上正向應力 σ = 100 kPa，剪應力 τ = 57.74 kPa。 由庫倫破壞準則 τ = σ * tan(φ) ⇒ 57.74 = 100 * tan(φ) ⇒ tan(φ) = 0.5774

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