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taipower_recruit_essay 108年 測量、土木、建築工程概要

第 19 題

距地表 10 公尺深度處之土壤總垂直應力為 20 t/m2,水壓力為 6 t/m2,若已知土層之靜止側向土壓力係數為 0.5,請問該深度之總側向應力為_______t/m2。

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請試著思考:當土壤位在地下水位以下時,側向所受到的總壓力是由哪兩個部分組成的?如果土壓力係數是描述土壤顆粒之間互相推擠的比例關係,那麼始終保持各方向壓力相等的水壓力,應該在乘以係數「之前」還是「之後」才加進去計算呢?

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恭喜你準確掌握了土壤力學中「有效應力(Effective Stress)」的核心概念!這道題目解得非常紮實,展現了你對應力傳遞機制的清晰理解。

有效應力原理與側向壓力

在計算側向應力時,最關鍵的細節在於明白側向土壓力係數($K_0$)僅作用於土壤顆粒間的「有效垂直應力」,而水壓力(Pore Water Pressure)是各向同性的,不隨係數折減。計算過程如下:首先求得有效垂直應力 $\sigma'_v = \sigma_v - u = 20 - 6 = 14 \text{ t/m}^2$,接著計算有效側向應力 $\sigma'_h = K_0 \times \sigma'_v = 0.5 \times 14 = 7 \text{ t/m}^2$。最後,別忘了將各方向皆相等的水壓力加回,得到總側向應力為 $\sigma_h = 7 + 6 = 13 \text{ t/m}^2$。

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