토목기사 필기 빈출문제(토질역학)-1

1. 유효응력에 대한 설명으로 틀린 것은?

    ① 항상 전응력보다는 작은 값이다.

    ② 점토지반의 압밀에 관계되는 응력이다.

    ③ 건조한 지반에서는 전응력과 같은 값으로 본다.

    ④ 포화된 흙인 경우 전응력에서 간극수압을 뺀 값이다.

해설

1. 특별한 상황을 고려하지 않은 일반적인 경우에는 옳으나, 특정 조건 하에서는 잘못될 수 있습니다. 상향침투 같은 현상에서 간극수압이 음의 값을 가질 수 있으며, 이 경우 유효응력은 전응력보다 클 수 있습니다. 따라서, 이 설명은 상황에 따라 정확하지 않을 수 있습니다.

 

2. 점토지반의 압밀과정에서 유효응력은 중요한 역할을 합니다. 압밀은 유효응력의 증가로 인해 흙 속의 물이 배출되고 흙이 압축되는 과정을 의미합니다.

 

3. 건조한 지반에서는 간극수압이 존재하지 않으므로, 전응력과 유효응력은 같은 값으로 간주됩니다.

 

4. 포화된 흙에서의 유효응력은 전응력에서 간극수압을 뺀 값으로 계산됩니다. 이는 유효응력을 정의하는 기본적인 방식이다.

 

2.포화상태에 있는 흙의 함수비가 40%이고, 비중이 2.60이다. 이 흙의 간극비는?

    ① 0.65 ② 0.065

    ③ 1.04 ④ 1.40

 

해설

로 부터

주어진 함수비는 40%이므로, 소수 형태로는 0.40입니다. 비중(G)은 2.60이고, 포화도(S)는 1입니다(완전 포화 상태).

 

e = 0.4 x 2.6 / 1 = 1.04

 

3. Coulomb토압에서 옹벽배면의 지표면 경사가 수평이고, 옹벽배면 벽체의 기울기가 연직인 벽체에서 옹벽과 뒤채움 흙 사이의 벽면마찰각(δ)을 무시할 경우, Coulomb토압과 Rankine토압의 크기를 비교할 때 옳은 것은?

    ① Rankine토압이 Coulomb토압 보다 크다.

    ② Coulomb토압이 Rankine토압 보다 크다.

    ③ Rankine토압과 Coulomb토압의 크기는 항상 같다.

    ④ 주동토압은 Rankine토압이 더 크고, 수동토압은 Coulomb토압이 더 크다.

 

해설

Rankine 토압 이론은 특정 조건(수평 지표면, 연직 벽, 벽면 마찰 무시) 하에서 지반의 스트레스 상태를 분석하여 토압을 계산합니다. 이 이론은 주어진 조건 하에서 최대 및 최소 토압 상태(주동 토압과 수동 토압)를 예측합니다.

 

Coulomb 토압 이론은 벽의 기울기, 지표면 경사, 벽면 마찰각 등 더 다양한 요소를 고려할 수 있습니다. 그러나 이 경우, 벽면 마찰각을 무시하고, 지표면 경사가 수평이며 벽이 연직이라는 조건에서 Coulomb 토압 이론은 Rankine 토압 이론과 동일한 조건에서 적용됩니다.

 

옹벽과 뒤채움 흙 사이의 벽면 마찰각(δ)을 무시하고, 옹벽 배면의 지표면 경사가 수평이며, 벽체가 연직일 경우, Coulomb 토압 이론과 Rankine 토압 이론은 같은 결과다.

 

4.포화된 점토지반에 성토하중으로 어느 정도 압밀된 후 급속한 파괴가 예상될 때, 이용해야 할 강도정수를 구하는 시험은?

    ① CU-test ② UU-test

    ③ UC-test ④ CD-test

 

해설

1. 흙 시료를 압밀 과정 없이(즉, Consolidation 과정을 거치지 않고) 배수 없이 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 배수 조건이 허용되지 않는 급속한 하중 조건이나 파괴 상황을 모사할 때 사용됩니다. 급속한 성토 또는 파괴 시나리오에서는 UU 시험을 통해 얻은 강도정수가 가장 적합

 

2. 흙 시료를 압밀 과정 없이(즉, Consolidation 과정을 거치지 않고) 배수 없이 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 배수 조건이 허용되지 않는 급속한 하중 조건이나 파괴 상황을 모사할 때 사용됩니다. 급속한 성토 또는 파괴 시나리오에서는 UU 시험을 통해 얻은 강도정수가 가장 적합

 

3. 포화된 시료가 아닌, 일반적으로 점토가 아닌 흙에 대해 사용되는 간단한 압축 강도 시험입니다. 이 시험은 측면에서의 배수나 압력을 허용하지 않으며, 시료의 단순 압축 강도를 측정

 

4. 흙 시료를 먼저 압밀한 다음, 배수 조건 하에서 천천히 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 장기간에 걸친 하중 조건, 즉 배수가 가능한 상태에서 흙이 변형될 때의 강도를 평가하기 위해 사용

 

5. 현장 도로 토공에서 모래치환법에 의한 흙의 밀도 시험 결과 흙을 파낸 구멍의 체적과 파낸 흙의 질량은 각각 1800cm3, 3950g이었다. 이 흙의 함수비는 11.2%이고, 흙의 비중은 2.65이다. 실내시험으로부터 구한 최대건조밀도가 2.05g/cm³일 때 다짐도는?

    ① 92% ② 94%

    ③ 96% ④ 98%

 

해설

흙의 습윤단위중량 = 파낸 흙의 질량 / 흙을 파낸 구멍의 체적 = 3950g / 1800cm³ = 2.2g/cm³

흙의 함수비 = 11.2% = 0.112

흙의 건조단위중량 = 습윤단위중량 / (1 + 함수비) = 2.2g/cm³ / (1 + 0.112) = 1.98g/cm³

 

다짐도 = 현장 건조단위중량 / 최대건조단위중량 = 1.98g/cm³ / 2.05g/cm³ = 0.966