2010년 국가직 7급 토질역학 13~16번 해설

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13. 그림과 같이 압밀이 진행중인 지반에서 A, B, C점에서의 압밀도(U) 크기를 순서대로 나타낸 것은?

UA<UB<UC

UAUBUC

③ UA>UB>UC

UAUC>UB

<해설>

압밀도 : 특정한 점에서, 특정 시간의 압밀 정도를 나타낸 수(백분율)

따라서 압밀은 배수가 잘되면 압밀도가 높은데 

C밑은 불투수층이므로 배수가 가장늦게 된다.

따라서 A가 모래층과 가까우므로 제일빨리 배수가 된다.

A>B>C 

 

※ 개념잡기(KS F 2316  참고)

1. 압밀이란?
흙이 압축력을 받아 흙의 간극수가 외부로 배출됨에 따라 지반이 압축되는 현상

2. 1차 압밀이란?

실제 압밀량과 시간 관계 중, 이론 압밀도 100%까지에 대응하는 부분

3. 선행압밀 하중이란?

지금까지 흙이 받았던 최대 유효 압밀 하중

4. 과압밀이란?

현재 받고 있는 유효 연직 압력이 선행 압밀 하중보다 작은 상태

5. 정규압밀이란?

현재 받고 있는 유효 연직 압력이 선행 압밀 하중인 상태

 


14. 그림과 같이 상부 모래층을 깊이 10m까지 굴착하여 건물을 축조하고자 한다. 굴착 후 점토층 중앙 A점에서의 과압밀비(OCR)를 구하고, 건물이 공된 후 발생한 상재하중의 증가량이 Δq20t/m2일 때 점토층 중A점의 최종 현상으로 옳은 것은?
(, 굴착전의 점토지반은 정규압밀상태이다)

① OCR=3, 침하 또는 팽창 없음

OCR5, 팽창함

OCR3, 압밀에 의한 침하발생

OCR5, 압밀에 의한 침하발생

<해설>

굴착전 유효응력 = 20 + 10 = 30

굴착후 유효응력 = 2 x 5 =10

건물 완공후 유효응력 = 10 + 20 =30

굴착후 OCR = 30 / 10 =3

건물완공후 유효응력은 변화가 없음

 

※ 개념잡기

1. 과압밀비, OCR(Over Consolidation Ratio)

흙이 과거에 받았던 최대의 하중(선행압밀하중)과 초기유효상재하중의 비

정규압밀(NC)

과압밀(OC)


15. 압밀시험용 시료의 시험전 초기 높이는 18mm, 시험후의 건조중량은 81g이었다. 이 시료의 초기간극비는? (, 흙의 비중은 2.70, 시료단면적은 30cm2이다)

0.75

0.80

0.85

0.90


16. 다음 그림은 버팀대와 흙막이벽으로 지지된 모래지반의 굴착단면이다. Peck의 가정을 적용하여 0.65γHKa의 토압이 전 벽체에 균등하게 작용할 때, 버팀대 B가 지지하는 하중의 크기[t/m]?

3.07

4.07

5.07

6.07

<해설>

1) ∑M(B1) = 0.65γHKa x 4 x 2 - Ra x 3 = 0

Ra = 6.93t/m

Rb1 = 3.47t/m

2) Rb1 + Rc = 2.6 x 2 

Rb1 = 2.6t/m

Rc = 2.6t/m

 

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2010년 국가직 7급 토질역학 9~12번 해설

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9. 동일한 다짐에너지로 다지는 경우, 다짐에 의한 점성토의 성질변화에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

최적함수비의 건조측에서는 면모구조를 가지며, 습윤측에서는 이산구조를 가진다.

최적함수비의 건조측 다짐시료가 습윤측 다짐시료보다 강도가 크다.

적함수비의 건조측에서는 최적함수비로 접근할수록 투수계수가 급속히 감소한다.

④ 최적함수비의 약간 건조측에서 다질 때 투수성이 최소가 된다.

 

<해설>

 최적함수비의 건조측에서는 면모구조를 가지며, 습윤측에서는 이산구조를 가진다.
위의 그래프를 볼때 맞는 말이다. 위의 그래프는 외우도록하자

 최적함수비의 건조측 다짐시료가 습윤측 다짐시료보다 강도가 크다.
맞는 말이다. 건조측의 다짐시료는 사각형(면모형) 모양의 구조를 가지는데 강도가 습윤측시료에 비해 더 큰 강도를 가진다. 왜냐하면 면모형 구조가  입자간 결합력이 이산구조에 비해 더 크기때문이다.

 적함수비의 건조측에서는 최적함수비로 접근할수록 투수계수가 급속히 감소한다.
저 위의 그래프에서 파란색선은 투수계수인데 투수계수는 건조측에서 급격하게 감소한다.

 최적함수비의 약간 건조측에서 다질 때 투수성이 최소가 된다.
최적함수비의 약간 습윤측에서 다질때 투수성이 최소가 된다.

 

 


10. 기초지반의 흙이 탄성적이고 균질하며 등방성이라고 가정할 때, 지표면상에 놓인 기초의 접지압과 침하에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

모래지반상의 연성기초에 등분포하중이 작용하면 접지압은 등분포로 작용하고 기초 중앙부에서 최소침하가 발생한다.

모래지반상의 강성기초에 등분포하중이 작용하면 접지압은 기초모서리에서 최소가 되며 침하는 균등하게 발생한다.

점토지반상의 연성기초에 등분포하중이 작용하면 접지압은 등분포로 작용하고 기초 모서리에서 최대침하가 발생한다.

점토지반상의 강성기초에 등분포하중이 작용하면 접지압은 기초 모서리에서 최대가 되며 침하는 균등하게 발생한다.

 

<해설>

<점성토 지반> <사질토 지반>
연성기초
강성기초

 점토지반상의 연성기초에 등분포하중이 작용하면 접지압은 등분포로 작용하고 기초 중앙부에서 최대침하가 발생한다.

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<해설>


12. 투수계수에 영향을 미치는 요소에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

흙입자의 입경이 클수록, 간극비가 증가할수록 투수계수는 증가한다.

온도가 증가함에 따라 물의 점성계수가 감소하므로 투수계수가 증가한다.

점토의 경우 입자간의 인력이 우세한 면모구조가 반발력이 우세한 이산구조보다 투수계수가 크다.

점토의 경우 이중층수의 두께가 두꺼울수록 투수계수가 증가한다.

 

<해설>

 흙입자의 입경이 클수록, 간극비가 증가할수록 투수계수는 증가한다.
투수계수 식에서 흙입자의 직경이 클수록 e가 증가할수록 투수계수는 증가한다

 온도가 증가함에 따라 물의 점성계수가 감소하므로 투수계수가 증가한다.
온도가 높아지면 물의 점성계수가 작아지므로 투수계수는 증가한다

 

 점토의 경우 입자간의 인력이 우세한 면모구조가 반발력이 우세한 이산구조보다 투수계수가 크다.
면모구조는 입자 배열이 불규칙적으로 되어있고 사각형으로 통과할수 있는 구멍이 많다. 따라서 투수계수가 크다. 

 점토의 경우 이중층수의 두께가 두꺼울수록 투수계수가 감소한다.
이중층수가 두꺼우면 물의 거동이 제한된다.

 

 

 

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2010년 국가직 7급 토질역학 5~8번 해설

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<해설>

테르자기 지지력공식은

인데 여기서

① 지지력 계수 Nc,Nq,Nr은 내부마찰각(Φ)에 대한 함수이다. 

여기서 헷갈릴수 있는 부분은 내부마찰각은 기초 밑의 내부마찰각을 사용하므로 주의해야한다

 

② C 는 기초밑의 C를 사용하므로 C1을 사용한다.

③ 테르자기 극한 지지력공식은 기초 위의 흙 무게로 극한 지지력을 산정하므로 γ2를 사용한다

④ 세번째는 기초의 지지력산정이므로 γ1을 사용한다

 

 


<해설>

= 12.5t/m²

대부분 일반사람들은 계삭을 할떄 포화단위중량을 바로 곱하는데 이것은 포화도가 100%일때 바로 곱할수 있는 부분이기에 주의해야하는 부분이다. 무작정곱해서 정답을 도출하면 망한다.

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7. Boussinesq가 제안한 식을 이용하여 집중하중에 의한 지반내 응력 증가량을 구하는 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

연직응력 증가량은 깊이의 제곱에 비례한다.

연직응력 증가량은 하중의 작용점에서 수평방향으로 멀어질수록 증가한다.

수평응력 증가량은 포와송비의 영향을 받지 않는다.

④ 전단응력 증가량은 탄성계수와 관련이 없다.

 

<해설>

① 연직응력 증가량은 깊이의 제곱에 반비례한다.(정확히 말하자면)

② 연직응력 증가량은 하중의 작용점에서 수평방향으로 멀어질수록 감소한다.

∵ 연직응력 작용점에서 수평방향으로 멀어질수록 R이 증가하므로 연직응력 증가량은 감소한다.

③ 수평응력 증가량은 포와송비의 영향을 받는다.

Bossinesq이론에서는 균질, 등방, 탄성이지만 수평응력 계산시에는 포아송비를 고려한다는 것을 잊지말자

 

 

 


8. 흙의 기본적 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

비중계분석법은 토립자의 침강속도가 입경의 세제곱에 비례한다는 Stokes의 법칙을 이용한 것이다.

② 유기질토(O)의 판별은 노건조 시료와 자연건조 시료의 액성한계(LL)를 비교하여 구할 수 있다.

액성한계를 구하기 위한 유동곡선은 함수비낙하횟수를 대수대수지상에 도시한다.

카올리나이트 성분이 많을수록 활성도가 증가한다.

 

<해설>

① 비중계분석법은 토립자의 침강속도가 입경의 제곱에 비례한다는 Stokes의 법칙을 이용한 것이다.

 유기질토(O)의 판별은 노건조 시료와 자연건조 시료의 액성한계(LL)를 비교하여 구할 수 있다.

∵ △WL이 30%↑ = 유기질토

③ 액성한계를 구하기 위한 유동곡선은 함수비-낙하횟수를 대수-반대수지상에 도시한다.

④ 카올리나이트 성분이 많을수록 활성도가 감소한다.

 종류

종류 Ka(카올리나이트)   IL(일라이트)   Mo(몬모릴로나이트)
활성도 A 작음 A 중간 A 개큼

 

 

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2010년 국가직 7급 토질역학 1~4번 해설

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1. 사질토의 전단거동 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

느슨한 시료에서 전단변형이 일어나면 간극이 줄어들고 압축되면서 전체 부피가 감소하고 전단저항이 증가한다.

느슨한 시료는 최대강도와 잔류강도의 차이가 크지 않다.

시험 과정에서 나타나는 시료의 부피 변화는 입자간의 상대운동에 의한 것이 대부분이다.

④ 조밀한 시료는 잔류강도가 발현될 때까지 부피가 점점 감소한다.

 

<난이도 중>

1,2)

전단강도와 잔류변형의 그래프에서는 조밀한 모래는 가장 높은점을 찍고 한계 간극비로 수렴을하고

느슨한 모래는 점점 한계간극비로 수렴을 한다.

 

3)

입자간 상대운동에의해 마찰과 억눌림이 일어나는데

 

마찰의 종류에는 활동마찰과 회전마찰이 존재한다.

 

4)

조밀한 모래는 전단변형이 일어남에 따라 체적이 감소하다가 증가하게 된다.

그 이유는 조밀한 모래는 입자 간격이 좁아서 다른입자가 다른입자를 타고 넘어가는 현상이 일어나 

부피가 증가하게 되는데 "다일러턴시" 현상이라고 한다.

 

느슨한 모래는 입자간격이 넓으므로 전단변형이 일어남에 따라 자연스럽게 체적이 감소한다.

 

 


2. 사면의 안정과 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

포화된 점토지반 절취시 가장 위험한 때는 절취 후 간극수압이 평형조건으로 회복했을 때이다.

흙 댐의 경우 착공에서 완공시까지 간극수압이 상승하므로 안전율이 감소한다.

포화된 점토지반 위에 제방을 성토하는 경우 가장 위험한 때는 완공 직후이다.

④ 흙 댐에서 수위 급강하시 상류측 사면보다 하류측 사면의 안전율 변화폭이 크다.

 

 

<난이도 상>

1) 점토 지반 절취시 안전율은 시간이 지남에 따라 감소한다.

 * 일반적으로 가장 위험한 상태는 시공직후이다.

 

굴착 중 굴착 후
간극수압 감소 간극수압 회복(정수압상태)
안전율 증가 안전율 감소(굴착후 수위회복 때문)

 

 

2)

2)

흙댐은 착공부터 와나공까지 계속 흙을 쌓아올리기 때문에 중량의 상승으로 간극수압이 상승한다.

유효응력의 감소로 안전율이 감소하게 된다.

 

 

3) 압밀전의 흙 쌓기 N회  => 시공후 간극수압 최대

 

 

4)

상류 시공직후 수위 급강하(위험)
하류 시공직후 정상 침투

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<난이도 하>

 


4. 말뚝기초에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

① 말뚝기초의 선단이 상부의 연약층을 지나 견고한 층에 닿도록 타입하면 향후 발생할 수 있는 부마찰력의 영향이 없어진다.

말뚝기초는 주로 상부구조물의 하중과 같은 하향력을 견디기 위해 설치하지만, 인장력과 같은 상향력에 저항하도록 설치하기도 한다.

말뚝기초의 주면마찰력을 산정하는 방법 가운데 β방법은 유효응력으로 얻은 강도정수를 가지고 마찰저항각을 계산할 수 있는 방법이다.

무리말뚝의 지지력은 단일말뚝의 지지력에 말뚝 개수를 곱한 값과 꼭 같지는 않다.

 

 

<난이도 중>

① 말뚝기초의 선단이 상부의 연약층을 지나 견고한 층에 닿도록 타입하면 향후 발생할 수 있는 부마찰력의 영향이 가장 크다

 

그냥 대충 인장저항 하는것도 있다고 생각하자

 

선단 지지말뚝 + (주면)마찰말뚝 의 조합

 

 

α 방법 : 전응력 방법

β 방법 : 유효응력 방법

λ 방법 : 전응력 + 유효응력 조합방법

 

 

당연한 소리다.

말뚝이 영향을 미치는 범위가 있는데 영향을 미치는 범위가 겹쳐진다면

 

2개의 말뚝이라고 해서 2개의 말뚝효과를 내는것은 아니다.

 

그래서 나중에 지지력은 효율값을 곱해준다.

 

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2009년 국가직7급 토질역학 17~20번 해설

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17. 어떤 흙의 4번체와 200번체 통과율이 각각 80%30%이고, 액성한계는 25%, 소성한계가 10%일 때 이 흙을 통일분류법으로 분류하면?

SM

SC

GM

GC

 

<난이도 중상>

 

일단 너무 얕보다가 틀리는 문제이기에 중상을 줬다.

 

단계를 거쳐야한다

  1. 통과중량 백분율  F#200 = 30% <50 % ⇒ 조립토 / 세립토
  2. F#4 = 80% > 50% ⇒ 자갈 / 모래 
  3. 제 2문제 M / L 판정

 

A선 = 0.73(LL-20) = 0.73(25-20)=3.65

U선 = 0.9(LL-8) = 15.3

 

소성한계는 10% 

 

15.3과 3.65 사이에 있다

 

사이에 있으면 C이므로

 

정답은 SC

 


 

<난이도 하>

 

그냥 마르고 닳도록 나오고 기사에서도 나오는 문제이므로 난이도는 하

 

 

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19. 그림과 같은 지반의 지표면에 11t/m²의 등분포하중이 무한히 넓은 면적에 작용할 때, 점토층의 1차 압밀침하량[cm]?

(, 점토층은 정규압밀점토이며, log20.3, log30.5, log50.7로 간주한다)

 

30

35

40

④ 45

 

<난이도 중>

솔직히 쉽긴합니다.

 


 

<난이도 하>

개꽁짜 문제입니다. 틀리면 안됩니다

 

※꿀팁

토압분포도를 그려보면 이렇게나오는데

 

삼각형 사각형 그려서 도심찾지말고..

 

사다리꼴 도심공식 기억하면된다

 

이상하게 구하는 흑우 읍제?

 

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2009 국가직7급 토질역학 13~16번 해설

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<난이도 중>

왜 난이도가 중이라고 할수도 있지만 생각보다 쉬운문제이다.

 

당장 사진만 보면 어려워 보일수도 있지만

 

굉장히 쉽다

 

문제에서 나오는 "두 지반의 시간에 따른 압밀도가 동일"= t가 같다

 

라는 것만 알아둔다면 정말 쉬운문제이다

 

 


14. 그림과 같이 옹벽의 크기와 뒷채움재의 물성치는 동일하고 지하수 수조건이 다른 경우 수압을 포함한 옹벽에 작용하는 전체토압의 크기를 순서대로 나열한 것은?

>>>>

>>>>

>>>>

④ ㉯>㉱>㉲>㉰>㉮

 

<난이도 중>

이것을 임의의 값을 넣어서 계산하고 있었다면 난이도 중이지만

 

그냥 이것은 외우는 것이 낫다.

 

또 나올가능성이 있고 

 

외우자

 

 


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15. 연약한 점성토로 뒷채움된 5m 높이의 옹벽이 주동상태에 도달했을 때, 뒷채움재에 인장균열이 발생하면 인장균열 발생 이전에 비하여 몇 배의 주동토압이 옹벽에 작용하는가?

1.2

1.5

1.8

2.0

 

<난이도 하>

※ 인장균열 후 토압 > 인장균열 전 토압

 

 

 

 

Pa''/Pa' = 9 / 5 = 1.8

 


 

<난이도 중>

 

이런 비슷한 문제는 정말 빈출되는데 사람들은 어려워 한다 하지만 딱히 어렵지는 않다.

 

 Q=Kq x i x A = Keq x (△h/L) x A

 

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2009 국가직7급 토질역학 9~12번 해설

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정답은 3번

 

<난이도 하>

 

굉장히 쉬운 문제이다.

 

해설만ㄴ 봐도 이해가 갈거다.

 

구속응력이 같은것은 등방압축 상태이다.

 

 

정답은 4번


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11. Terzaghi는 일차원 압밀이론을 제안하였다. 이때 사용된 가정으로 옳지 않은 것은?

흙은 균질하고 완전히 포화되어 있으며 흙 입자와 물의 압축성은 무시한다.

유효응력이증가하면압축토층의간극비는반비례하여감소한다.

③ 물은 연직과 수평방향으로 흐르고 흙의 압축은 연직방향으로만 발생한다.

흙 속의 물의 이동은 Darcy의 법칙을 따르며 투수계수는 압밀 전과정에 걸쳐 일정하다.

 

<난이도 하>

 

Terzaghi 1차원 압밀이론의 가정

1. 균질

2. 포화

3. 비압축성

4. Darcy 

5. 1차원 압밀

6. 1차원 흐름

 

이 가정에서 수평방향으로 흐르면 2차원이 된다.

 

따라서 답은 3번


12. 다음 중 흙의 다짐 특성으로 옳지 않은 것은?

일반적으로 다짐에너지가 클수록 흙의 최대 건조단위중량은 커진다.

② 최적함수비는 최대 건조단위중량을 나타낼 때의 함수비이며 포화도는 100%를 나타낸다.

다짐에너지가 증가할수록 최적함수비는 감소한다.

조립토의 입도분포가 양호할수록 최적함수비는 작아지고 최대 건조단위중량은 커진다.

 

 

최적함수비는 최대 건조단위중량을 나타내는 함수비는 맞으나 포화도 100%를 나타내진 않는ㄷ나.

 

포화도 100%는 영공기 간극곡선에 있는 점이다.

 

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2009 국가직7급 토질역학 5~8번 해설

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정답은 1번

 

<난이도 하>

 

당장 그림만 볼때도 쉬운문제다

 

저 A에 유효응력의 변화는 생각해볼필요가 있는데

 

A가 얼마나 깊이 뭍혀있는지 중요한게 아니다.

 

A위에 있는점에서 수위가 얼마나 변했는지만 중요할뿐 다른 깊이 이런것들은 노상관이다.


 

6. 그림과 같이 연약지반 상에 원주(말뚝 둘레)1.0m, 길이가 18m 콘크리트 말뚝을 설치하였다. 말뚝 시공 후 연약지반의 침하로 인한 부주면마찰에 의해 단위 면적당 주면마찰력 분포가 아래 그림과 같이 상향() 1.0t/m²에서 하향() 1.0t/m²으로 변화할 경우 말뚝의 선단에 작용하는 하중[ton]?

 

26.5

30.0

③ 34.5

39.0

 

 

300x250

<난이도 중상>

 

그림을 보자마자 헷갈릴 수도 있다

 

(-)가 되어있는 부분은 부마찰력이 작용하고 있고 (+)부분은 정마찰로 위로 올려내는 힘이다.

 

그래서 결국 계산해보면

 

말뚝에 가해지는 힘 30t과

 

저기 (-) 부마찰력 면적과 (+) 면적을 빼면 되는데

 

면적을 빼면 그냥 윗변 3과 밑변 6, 높이 1의 사다리꼴의 넓이를 구하는 것과 같다.

 

그 면적과 말뚝의 둘레를 곱하면 힘이 나오는데

 

그러면 결국 34.5t이다 쉽지?

 

 


7. 그림과 같은 수중에 잠긴 지반에서 aa면에 작용하는 유효응력[t/m²]?(, 흙의 수중단위중량은 1.0t/m³이다)

 

0.5

② 0.9

1.5

1.9

 

 

<난이도 중>

 

웅 이게 왜 중이지 생각하겠지만

 

여러분들이 정말 자칫하다간 망할수 있는 것은

 

상향침투가 발생하면 유효응력이 감소한다는 것이다. 왜 인지는 알아서 생각해봐..

 

 


100

57

109

④ 59

 

 

* 줄기초 = 연속기초 = 띠기초

 

이것만 알면 딱히 틀릴일이 없다.

그리고 중요한것은

 

완전 포화된 점토는 마찰각이 0이라는 것만 알면 게임 끝났다 솔직히 30초안에 풀만하다.

 

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