高考申論題
111年
[土木工程] 土壤力學(包括基礎工程)
第 三 題
📖 題組：
回答下列土壤物理性質問題：
回答下列土壤物理性質問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
請說明如何以角錐貫入儀法（fall cone method）量測細顆粒土壤液限。（5 分）
思路引導 VIP
說明新興（但在歐洲與學術界已成標準）的液限測量法：Fall Cone Method。需要描述：1. 儀器基本規格（標準圓錐的重量與角度）。2. 試驗步驟（土樣裝杯、錐體釋放、量測深度）。3. 液限的定義標準（貫入特定深度時的含水量）。
小題 (一)
請列出最常見之三種黏土礦物，並說明如何以一般土壤物理性質試驗辨別。（10 分）
思路引導 VIP
本題屬於純記憶論述題。1. 列出三大黏土礦物：高嶺石(Kaolinite)、伊利石(Illite)、蒙脫石(Montmorillonite)。2. 思考如何透過物理試驗辨別：最簡單且標準的物理試驗即是「阿特堡極限試驗 (Atterberg limits)」。3. 解釋判別指標：透過液限 (LL)、塑性指數 (PI) 以及計算出來的活性 (Activity, A = PI / 黏粒百分比) 來區分。蒙脫石的吸水膨脹性極大，故其 LL, PI 及活性都會顯著高於其他兩者。
小題 (二)
分別說明進行 AASHTO 及 USCS 土壤分類所需資料，並列出必要之篩號。（10 分）
思路引導 VIP
比較美國公路與運輸官員協會(AASHTO)和統一土壤分類系統(USCS)的分類條件。兩者都需要「粒徑分布」和「阿特堡極限」，但用來作為粗/細粒界線的標準和關鍵篩號不同。需具體列出：1. 所需試驗資料（篩分析、液限、塑限）。2. 關鍵篩號：USCS 重視 #4 和 #200；AASHTO 重視 #10, #40, #200。
角錐貫入儀法測液限
💡 以標準角錐自由貫入土樣深度達 20mm 之含水量定義為液限。
| 比較維度 | 角錐貫入儀法 | VS | 卡薩格蘭法 |
|---|---|---|---|
| 力學原理 | 土壤之抗剪強度 | — | 敲擊能量使土壤流動 |
| 判定標準 | 角錐貫入 20 mm | — | 杯中土槽合攏 1/2 吋 |
| 關鍵數據 | 釋放 5 秒鐘 | — | 敲擊次數 25 次 |
| 人為誤差 | 極低（自動化釋放） | — | 高（轉速與觀測誤差） |
💬角錐法依據抗剪強度理論，科學性與一致性優於傳統的敲擊法。
