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高考申論題 113年 [港灣工程] 土壤力學(包括基礎工程)及鋼筋混凝土學

第 一 題

📖 題組:
某工程經工址調查後土層之剖面如下圖,請計算:(每小題 10 分,共 20 分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

A, B 與 C 點之總應力、孔隙水壓與有效應力。

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看到此題,考生首先應辨識出不同深度地層的狀態(乾土、飽和土),並分別利用土壤基本參數(Gs、e)公式求得乾單位重(γ_d)與飽和單位重(γ_sat)。接著,由上而下逐層計算總應力(σ = Σγ·H)與孔隙水壓(u = γ_w·z_w),最後利用有效應力原理(σ' = σ - u)求得有效應力,並可利用有效單位重(γ')進行驗算以確保正確。

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【解題關鍵】應用有效應力原理(σ' = σ - u),並根據土壤基本物理性質公式求得各層單位重後,由上至下逐層累加總應力與孔隙水壓。 【解答】 計算:

小題 (二)

如果地下水位上升至地表下 2 公尺處,請計算 A, B 與 C 點之有效應力。

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看到水位變動題型,首先應注意水位上升會改變部分土層的飽和度。本題地下水位由 4m 升至 2m 處,代表 2m~4m 的土壤從乾砂變成飽和砂,必須先依據孔隙比不變的假設重新計算該層的飽和單位重。接著利用有效應力原理 σ' = σ - u,分別計算各深度的總應力與孔隙水壓相減即可求解。

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【解題關鍵】本題核心在於應用有效應力原理(σ' = σ - u),並特別注意水位上升至地表下2公尺處,會使深度2~4公尺的原乾砂土層轉變為飽和狀態,須重新計算其飽和單位重。 【解答】 計算:

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