高考申論題
108年
[水土保持工程] 水土保持工程
第 一 題
一、擋土牆如下圖高 6 m，不考慮埋入深度，若擋土牆背後有地下水位，水位以上和以下砂的單位重分別為 16 kN/m3 和 18 kN/m3，砂的有效應力摩擦角 30°。試估算作用在擋土牆的力（kN/m）。若此擋土牆與建築物共構，牆未傾斜或移動，試估算作用在擋土牆的力（kN/m）。說明擋土牆與建築物共構的優點與缺點。（20 分）
📝 此題為申論題
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本題重點在於區分擋土牆的位移狀態，一般可移動時產生『主動土壓力』，而與建築物共構且不發生位移時，則承受『靜止土壓力』。計算時需留意地下水位，將水位以下的土壤單位重改為有效單位重，並額外加上水壓力。
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【解題關鍵】依據擋土牆是否產生位移，分別採用主動土壓力係數（$K_a$）與靜止土壓力係數（$K_0$），並留意水位以下須採有效單位重且加上水壓力計算。 【解答】 計算：
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擋土牆土壓力計算與應用
💡 依牆體位移狀態選用 Ka 或 K0，水下採有效單位重並加水壓。
| 比較維度 | 主動土壓力 (Ka) | VS | 靜止土壓力 (K0) |
|---|---|---|---|
| 牆體位移 | 向外產生足夠位移 | — | 牆體完全不移動 |
| 計算公式 | tan²(45°-φ'/2) | — | 1 - sinφ' (砂土) |
| 壓力值大小 | 側向壓力最小 | — | 較 Ka 大，較 Kp 小 |
| 典型應用 | 懸臂式擋土牆 | — | 建築共構牆/地下室外牆 |
💬當建築物與牆共構限制其位移時，應採用較大的靜止土壓力進行設計以保安全。
