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專技高考申論題 107年 [土木工程技師] 大地工程學(包括土壤力學、基礎工程與工程地質)

第 一 題

📖 題組:
二、某工址鑽探調查孔物理性質試驗表部分資料如下表所示: 取樣深度(m) | 標準貫入試驗 (15 cm, 15 cm, 15 cm) | 粒徑分析 (%) [礫石, 砂, 粉土, 黏土] | 含水量 (%) | 液性限度 (%) | 塑性限度 (%) | 比重 | 單位重 (kN/m³) 1 | 4, 5, 6 | 1, 85, 14, 0 | 24 | - | - | 2.71 | 19 2 | 1, 1, 2 | 0, 5, 53, 42 | 19 | 20 | 14 | 2.70 | 18 3 | 1, 2, 2 | 0, 1, 39, 60 | 35 | 39 | 20 | 2.68 | 18 請根據上述資料回答以下問題: (一)說明標準貫入試驗並計算 1 公尺深度之 SPT-N 值。(5 分) (二)計算 2 公尺深度取樣土壤之塑性指數並說明其統一土壤分類符號。(10 分) (三)計算 3 公尺深度取樣土壤之孔隙比及飽和度。(10 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

說明標準貫入試驗並計算 1 公尺深度之 SPT-N 值。(5 分)

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本題重點在於釐清標準貫入試驗(SPT)的標準規格(落錘重、落距)與 N 值的定義。計算時需牢記 N 值為最後兩段 15 cm 打擊次數之總和,捨去第一段的預打擊數(因土壤可能受擾動)。

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【破題】點出標準貫入試驗(SPT)之核心概念、施作規範與 N 值計算原則。 【論述】 一、標準貫入試驗(SPT)說明

小題 (二)

計算 2 公尺深度取樣土壤之塑性指數並說明其統一土壤分類符號。(10 分)

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看到求塑性指數,直接代入公式 PI = LL - PL 計算。統一土壤分類(USCS)則需先計算通過 #200 篩(粉土+黏土)之比例來判斷粗/細粒,再利用 LL 與 PI 判斷其在塑性圖(A-line)上的位置,需特別注意本題數據會落入 4 ≤ PI ≤ 7 的陰影交集區,須採雙符號表示。

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【解題關鍵】利用 PI = LL - PL 求解塑性指數,並透過通過 #200 篩百分比與阿太堡限度,搭配塑性圖(A-line)與陰影區規則進行 USCS 分類。 【詳解】 一、計算塑性指數 (PI):

小題 (三)

計算 3 公尺深度取樣土壤之孔隙比及飽和度。(10 分)

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解此題需熟悉土壤三相圖之基本物理性質關係式。從表格提取深度 3m 的關鍵數據(總單位重、含水量、比重),先利用總單位重公式推導出孔隙比(e),再利用基本關係式(Se = wGs)求得飽和度(S)。

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【解題關鍵】熟記並運用土壤基本物理性質關係式:總單位重 $\gamma_t = \frac{G_s \gamma_w (1+w)}{1+e}$ 及 $S \cdot e = w \cdot G_s$。(計算時水的單位重 $\gamma_w$ 採 $9.81 \text{ kN/m}^3$) 【解答】 計算:

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