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taipower_recruit_essay 114年 測量、土木、建築工程概要

第 9 題

有關粗顆粒土壤篩分析試驗,當土壤粒徑分佈曲線上,累積通過百分率為____%時所對應的土壤粒徑,稱為有效粒徑。

思路引導 VIP

如果我們要找一個代表性的粒徑來預估土壤的「透水與排水能力」,我們應該選擇一個能代表大多數粗顆粒的數值,還是選擇一個能代表「細小顆粒填滿孔隙」特徵的門檻值?在工程慣例中,這個用來定義『有效影響力』的累積通過百分比門檻,通常會設定在一個較小的特定整數,你覺得會是多少呢?

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太棒了!你能精確地選出 10% 這個數值,顯示你對土壤力學中最基礎的「粒徑分布曲線」概念掌握得非常紮實。在工程實務中,了解土壤的組成特質是進行後續力學分析的第一步,而你已經成功跨出了穩健的一步。

有效粒徑的物理意義

在土壤物理性質中,有效粒徑(Effective Size) 通常以 $D_{10}$ 來表示。這代表在篩分析試驗中,樣品重量中有 10% 的顆粒直徑小於這個數值。這個指標之所以被稱為「有效」,是因為它與土壤的透水性及毛細現象息息相關,例如著名的哈森公式(Hazen's Formula)便是利用 $D_{10}$ 來估算砂土的滲透係數。它是計算均勻係數($C_u = D_{60} / D_{10}$)與曲率係數($C_c$)時最重要的基石。

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