高考申論題
114年
[土木工程] 土壤力學(包括基礎工程)
第 一 題
📖 題組：
某一土樣具有如下圖所示之土壤粒徑分布曲線，請據以回答以下土壤基本性質與分類相關問題：
某一土樣具有如下圖所示之土壤粒徑分布曲線，請據以回答以下土壤基本性質與分類相關問題：
📝 此題為申論題，共 5 小題
小題 (一)
請列出土樣之D10、D30與D60等三個粒徑參數。（3 分）
思路引導 VIP
本題測驗粒徑分布曲線的基本讀圖能力。解題時從 Y 軸（通過百分比）找到 10%、30%、60% 的位置，水平對應到曲線上，再垂直向下讀取 X 軸（粒徑）。需留意 X 軸為對數刻度且數值由左至右遞減，同時注意圖上標示的輔助虛線數值。
小題 (二)
請計算此土樣之均勻係數（uniformity coefficient, Cu ）與級配係數（coefficient of gradation, Cc）（須列出公式與代入參數值）。（6 分）
思路引導 VIP
看到粒徑分布曲線，首要任務是正確讀取通過百分比為 10%、30%、60% 對應的粒徑（$D_{10}$、$D_{30}$、$D_{60}$）。接著，直接代入均勻係數（$C_u = D_{60}/D_{10}$）與級配係數（$C_c = D_{30}^2 / (D_{60} \times D_{10})$）的公式即可求解，讀圖時務必留意橫軸為對數座標。
小題 (三)
承(二)，請根據統一土壤分類法（Unified Soil Classification System, USCS）之相關準則，判斷此土樣屬於良好級配（well graded）或不良級配（poorly graded）之何者，並決定此土樣之分類符號（雙字母）（須述明研判準則）。（6 分）
思路引導 VIP
本題重點在於運用統一土壤分類法(USCS)對粗粒土進行分類。首先需由圖中讀取通過No.200篩(0.075mm)及No.4篩(4.75mm)的百分比以決定土壤主類別(礫石或砂土)，接著讀取D60、D30、D10等關鍵粒徑，計算均勻係數(Cu)與曲率係數(Cc)，最後套用準則判別級配狀況並給出分類符號。
小題 (四)
承(三)，若擬求取此土樣之水力傳導係數（hydraulic conductivity, k ），宜採用定水頭（constant-head）或變水頭（failing-head）滲透試驗之何者（須說明原因）；另請研判下列何選項較可能為此土樣由試驗所得之k值範圍：⑴k = 0.01 ~ 0.1 cm/s；⑵k = 0.00001 ~ 0.0001 cm/s。（10 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應先觀察粒徑分布曲線，找出關鍵篩號（如No.200=0.075mm）的通過百分比。判定此為幾乎無細粒料的「粗粒土（砂與礫石）」後，即可直接連結粗粒土的高透水特性，並由此推導出適用的滲透試驗（定水頭）以及合理的水力傳導係數數量級。行有餘力可利用圖中讀出的 D10 搭配 Hazen 公式做進一步數值佐證。
小題 (五)
主動土壓力係數（active earth pressure coefficient）
思路引導 VIP
看到名詞解釋題，首要任務是精準寫出其物理定義（擋土牆離開土體達破壞狀態的應力比），並輔以經典理論公式（如朗金理論）展現專業度。最後務必仔細審題，千萬別漏掉題目特別要求的「單位」（此為無因次量）。