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高考申論題 108年 [港灣工程] 土壤力學(含樁基礎)

第 一 題

📖 題組:
臺中港北碼頭於 1999 年 921 集集大地震時發生嚴重之損害,包含沉箱傾斜及滑移、液化噴砂、崩塌孔洞及建物基礎掏空等災情。 (一)試說明影響土壤液化(soil liquefaction)之各項因素。(9 分) (二)動力夯實工法(dynamic compaction method)在國內外常被用來降低土壤液化的災害,試繪圖並說明動力夯實工法的施工方法及此工法之改良機制(mechanism)。(8 分) (三)碎石樁(stone column)工法也常被用來防治土壤液化,試繪圖並說明碎石樁工法施工方法及此工法之改良機制。(8 分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

試說明影響土壤液化(soil liquefaction)之各項因素。(9 分)

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看到這題,應先將影響液化的因素有系統地進行分類,避免雜亂無章的條列。建議分為「土壤本身特性」、「環境與應力狀態」及「地震動態載重特性」三大面向,再依序說明各面向的具體參數(如相對密度、地下水位、地震加速度等)如何影響孔隙水壓的累積。

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【破題】 土壤液化係指飽和疏鬆的砂土在地震等動態載重作用下,孔隙水壓驟增導致有效應力趨近於零,土壤暫時喪失剪力強度的現象。影響其發生的因素主要可歸納為土壤特性、環境與應力狀態,以及地震載重特性三大類。 【論述】

小題 (二)

動力夯實工法(dynamic compaction method)在國內外常被用來降低土壤液化的災害,試繪圖並說明動力夯實工法的施工方法及此工法之改良機制(mechanism)。(8 分)

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看到「動力夯實工法」,考生應立即聯想到「重錘自由落下」的物理過程(位能轉動能),進而產生衝擊波(體波與表面波)使鬆散土壤壓密。答題時須分層次作答:先說明施工步驟(網格定位、主夯、滿夯),接著詳細指導示意圖的繪製要素(重錘W、落距H、衝擊波向、改良深度公式),最後深掘改良機制(應力波傳遞破壞結構→超額孔隙水壓激發與消散→土粒重新排列密實)。

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【破題】 動力夯實工法(Dynamic Compaction Method)係利用重錘自高處自由落下,將巨大之位能轉換為衝擊動能,透過應力波傳遞至深層土體,迫使鬆散土壤重新排列密實,從而大幅提升地盤承載力並防治土壤液化。 【論述】

小題 (三)

碎石樁(stone column)工法也常被用來防治土壤液化,試繪圖並說明碎石樁工法施工方法及此工法之改良機制。(8 分)

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看到碎石樁防治液化,首先應聯想到其三大核心改良機制:擠壓密實、排水減壓、及應力集中。答題時須依序敘述施工步驟(如振動沉管法),並具體描述示意圖應包含的關鍵構造與物理力向(如孔隙水壓消散路徑、側向擠壓力等),以展現實務與理論結合的專業度。

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【破題】 碎石樁(Stone Column)工法係利用震動或衝擊方式將碎石填入鬆散地層中形成高剛度、高透水性之樁體,主要透過密實、排水及應力集中等綜合機制來有效防治土壤液化。 【論述】

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