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專技高考申論題 113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:
請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分) (一)流性指數(Flow Index) (二)級配不良粉土質砂土(SP-SM) (三)液性指數(Liquidity Index) (四)岩石品質指標(Rock Quality Designation, RQD) (五)不整合(Unconformity)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

流性指數(Flow Index)

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看到「流性指數」,應直覺聯想阿太堡極限試驗中的「液限試驗」(Casagrande 儀)。作答時需點出「流性曲線之斜率」的定義,並列出計算公式,最後補充其代表「抗剪強度隨含水量變化之衰減速率」的物理意義,以展現專業度獲取滿分。

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「流性指數(Flow Index, $I_f$)」係指在卡薩格蘭特(Casagrande)液限試驗中,將土壤含水量($w$,算術座標)與對應之敲擊次數($N$,對數座標)繪製於半對數圖上,所得關係曲線(即流性曲線 Flow Curve)之斜率(取絕對值)。 其公式為:$I_f = \frac{w_1 - w_2}{\log N_2 - \log N_1} = \frac{w_1 - w_2}{\log(\frac{N_2}{N_1})}$ (式中 $w_1, w_2$ 分別為對應敲擊次數 $N_1, N_2$ 時之含水量)

小題 (二)

級配不良粉土質砂土(SP-SM)

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看到「SP-SM」,應立刻聯想到統一土壤分類法(USCS)中細粒料含量介於5%~12%時的雙重符號判定標準。答題時需拆解字母意義(S:砂土、P:級配不良、M:粉土),並精確列出對應的過篩百分比、均勻係數(Cu)、曲率係數(Cc)以及塑性指數(PI)與A-line的關係條件。

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「級配不良粉土質砂土(SP-SM)」為統一土壤分類法(USCS)中的一種土壤分類雙重符號,代表該土壤同時具有級配不良砂土(SP)與粉土質砂土(SM)的特性。其判定標準與特徵包含: (1) 粒徑分佈:粗顆粒(停留在 #200 篩大於 50%)中,砂粒的重量百分比大於礫石(S)。 (2) 細粒含量:通過 #200 篩(0.075mm)的細顆粒含量介於 5%~12% 之間,依法規須採用雙重符號。

小題 (三)

液性指數(Liquidity Index)

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看到「液性指數」,應立即聯想阿太堡限度(Atterberg Limits)與天然含水量之間的關係。作答時需列出計算公式,並清楚說明不同數值區間(<0、0~1、>1)對應的土壤物理狀態,最後點出在評估土壤敏感性及擾動後強度變化之工程實務意義。

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「液性指數(Liquidity Index, LI)」係指土壤天然含水量(w)與塑性限度(PL)之差,與其塑性指數(PI)之比值,用以表示天然土壤目前所處之相對稠度狀態。 公式為:LI = (w - PL) / PI = (w - PL) / (LL - PL) 特徵包含:

小題 (四)

岩石品質指標(Rock Quality Designation, RQD)

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看到RQD應立即聯想到其定義與計算方式(長度大於10公分之完整岩心長度總和除以鑽進總長度)。答題時需列出計算公式與分級概念,並點出它在工程實務上作為岩體分類(如RMR、Q系統)核心參數的重要性。

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「岩石品質指標(Rock Quality Designation, RQD)」是由 Deere 於 1964 年提出,用於量化評估岩層完整性與破碎程度的工程地質指標。 特徵包含: (1) 計算公式:RQD (%) = [ 單次鑽進中長度大於 10 公分(4英吋)且堅硬完整之岩心長度總和 / 該次鑽探總進尺長度 ] × 100%。

小題 (五)

不整合(Unconformity)

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看到「不整合」,應直覺聯想地質年代中「沉積中斷」或「侵蝕作用」造成的地層時間缺失面。作答時除了寫出定義,務必列舉常見的三種不整合類型(交角、平行、非整合),並補充其在工程上的軟弱面意義,以確保拿下滿分。

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「不整合(Unconformity)」係指上下相鄰的兩套地層之間,存在一段顯著的沉積中斷或歷經侵蝕作用,導致地質紀錄出現時間上缺失的接觸面(不整合面),代表該區域曾歷經地殼抬升、侵蝕後再次下沉沉積的構造運動。 其主要分類包含: (1) 交角不整合(Angular unconformity):下覆地層受構造運動產生傾斜或褶皺,經侵蝕後再被平臥的上覆地層覆蓋,兩者地層面相交成一角度。

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