專技高考申論題
108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：
某開挖面鄰近淡水河，如圖所示： (一)試繪出流線網，並標示出(1)最高流線(2)最低流線(3)最高等勢能線(4)最低等勢能線。（15 分） (二)計算淡水河流進開挖面之滲流量為何？設透水砂層之滲透係數 k = 4.5 × 10⁻⁵ m/s。（10 分）
某開挖面鄰近淡水河，如圖所示： (一)試繪出流線網，並標示出(1)最高流線(2)最低流線(3)最高等勢能線(4)最低等勢能線。（15 分） (二)計算淡水河流進開挖面之滲流量為何？設透水砂層之滲透係數 k = 4.5 × 10⁻⁵ m/s。（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試繪出流線網，並標示出(1)最高流線(2)最低流線(3)最高等勢能線(4)最低等勢能線。（15 分）
思路引導 VIP
面對流線網繪製題，首先需界定系統的「透水邊界」與「不透水邊界」。上、下游透水地表即為最高與最低等勢能線；而緊貼擋水結構（版樁）與底部不透水層的路徑，則分別為最高與最低流線。繪圖時須緊扣流線與等勢能線「正交」且構成「近似正方形」之兩大原則。
小題 (二)
計算淡水河流進開挖面之滲流量為何？設透水砂層之滲透係數 k = 4.5 × 10⁻⁵ m/s。（10 分）
思路引導 VIP
- 觀察圖面高程資訊，計算淡水河（上游）與開挖面（下游）之總水頭差 ΔH。2. 根據第(一)小題繪製之流線網，取得流槽數 (Nf) 與等勢能降數 (Nd)。3. 代入二維滲流量公式 q = k × ΔH × (Nf/Nd) 求得單位寬度的滲流量。
流線網邊界與繪圖原則
💡 依據邊界透水性定義流線與等勢能線，並遵循正交正方原則繪圖。
| 比較維度 | 流線 (Flow Line) | VS | 等勢能線 (Equipotential Line) |
|---|---|---|---|
| 定義 | 水質點在土中流動的路徑 | — | 總水頭（勢能）相等的連線 |
| 邊界條件 | 不透水面（版樁、不透水層） | — | 透水面（河底、開挖面） |
| 繪圖特性 | 彼此不相交，與勢能線垂直 | — | 水流方向與其垂直 |
💬兩者交織形成的「流線網」是分析滲流、水頭與壓力分佈的核心工具。
