[토질 및 기초]다일러턴시(Dilatancy) 란?

기술사|2022. 1. 6. 01:50
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■ 정의

흙은 전단응력이 작용하면 체적이 변하게 되는데 흙입자끼리 접촉하는점이 활동하여 배열이 변화가 된다.
이렇게 부피가 변하는 현상을 다일러턴시 현상이라고한다.

전단시 팽창하는경우를 (+)다일러턴시

전단시 수축하는경우를 (-)다일러턴시 

라고 한다.

출처 : 토질역학의 원리(이인모)

위의 그림과 같이

느슨한 모래는 전단변위가 커질수록 체적이 수축하는데
모래 사이사이 간극이 있어서 체적이 줄어들고
조밀한 모래의 경우는 조밀한 모래입자가 다른 모래입자를 타고 올라 체적이 팽창한다.

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■ 특징

1. 점성토의 다일러턴시는 1<OCR<2에서는 (-)다일러턴시가 되어 배수전단인 쪽이 비배수전단인 쪽보다 큰 전단강도를 나타낸다. OCR>2일 경우는 (+)다일러턴시가 되어 반대의 경향을 나타냄

2. 사질토의 다일러턴시는 느슨한 상태에서 조밀한상태가 될때 다일러턴시가 (-)에서 (+)로 바뀐다.

3. 간극수압계수 A는 흙의 종류에 관계없이 밑의 경우를 만족한다.
 1) (+)다일러턴시는 A < 0.33
 2) (-)다일러턴시는 A > 0.33


4.  느슨한 모래가 비배수상태에 전단응력을 받을시 체적이 감소하기 때문에 간극수압이 증가하여 액상화 발생가능성이 생긴다.

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댓글()

2010년 국가직 7급 토질역학 17~20번 해설

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17. 그림과 같이 옹벽배면의 상부에 지하수위가 있는 포화지반(a)과 그렇지 않은 습윤지반(b)의 주동토압 크기 비는?

(, 주동토압계수0.4, 포화단위중량2.0t/m³, 습윤단위중량1.5t/m³이다)

① 7:3

7:4

6:3

6:4

 

<난이도 및 한줄평>

난이도 하

30초내로 해결해야하는 문제이며 아주 쉽다. 틀리면 다른 시험을 알아보자

<해설>

Pa = 1/2 x γsub x H² x Ka + 1/2 x γw x H²

Pb = 1/2 x γt x H² x Ka 

7 : 3

 


18. 연약한 점토지반 위에 5m 높이의 제방을 축조하려고 한다. 이때 사용된 흙의 단위중량은 2.0t/m³ 이다. 지하수위는 지표면과 일치하며 Skempton의 간극수압계수 A0.8 이고, B1.0 이다. 제방의 축조가 완료된 직후 제방 중앙 바닥면에서 발생되는 과잉간극수압[t/m²]? (, 횡방향 토압은 연직토압의 1/2로 가정한다)

7.0

9.0

11.0

13.0

 
 

 

<난이도 및 한줄평>

난이도 중

어렵지는 않은 문제이나 2~3년에 한번정도는 나오니 공부를 똑바로 하자

<해설>

△u = B(△σ3) - D(△σ1-△σ3) = B[(△σ3) + A(△σ1-△σ3)] = 5 + 0.8 x 5 = 9t/m²

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19. 다음은 응력경로를 pq Diagram으로 나타낸 것이다. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

 

<난이도 및 한줄평>

난이도 중

그냥 가끔가다 한번씩 나올만한 문제이고 이해하면 어렵지 않은 문제이다.

 

<해설>

정답 1번

 


20. 사질토(c0)의 배수상태 삼축압축시험 결과가 다음과 같을 때, 전단파괴면이 최대주응력면과 이루는 각θ?

구속응력 10.0t/m²
파괴시 축차응력 20.0t/m²
 

50°

55°

③ 60°

65°

<난이도 및 한줄평>

난이도 하

마르고 닳도록 나온다 

 

<해설>

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댓글()

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

 

 

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<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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댓글()

2008 국가직7급 토질역학 9~12번 해설

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9. 다음 그림 중 압밀이 진행되고 있는 점토층의 간극수압 분포가 옳은 것은? (, 그림의 점선은 정수압분포를 도시한 것이며 피압대수층은 없는 것으로 가정한다)

9번은 설명이 귀찮다..그냥 외우도록하자 3번이다.

 


 

10. 토압이론에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 옹벽 배면흙이 수동상태에 도달하였을 경우 연직응력이 최대주응력이고 수평응력이 최소주응력이 된다.

Rankine 토압이론은 벽체와 흙 사이의 마찰을 무시하므로 Coulomb 토압이론보다 주동토압을 크게 산정한다.

벽마찰은 토압의 작용방향과 파괴활동면 형상에 영향을 미친다.

점토질흙으로 뒤채움된 옹벽에 있어서 인장균열깊이는 흙의 점착력에 비례한다.

 

1) 옹벽 배면흙이 수동상태에 도달하였을 경우 연직응력이 최소주응력이고 수평응력이 최대주응력이 된다

2) Rankine 토압이론은 Coulomb 토압이론보다 주동토압을 크게 산정하기에 안전하고, Coulomb 토압이론은 Rankine 토압이 론보다 수동토압을 크게 산정하여 불안전측이다.
3) ㅇ

4)

 

 

 

 

 


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11. 지하수위가 지표면과 일치하는 두께 10m의 단일 토층지반에서 수위가 강하하여 지표면으로부터 3m지점까지 내려갔다. 지표면으로부터 깊이 4m 지점에서 수위 강하로 인한 연직 유효응력 증가량[tf/m²]?

(, 흙의 포화단위중량은 2tf/m³이며 수위 강하 후 포화도의 변화는 없는 것으로 간주한다)

① 3

4

7

8

 

*지하수위 하강 = 유효응력 증가 

∴ 점토층 압밀


 

12. 흙에 대한 삼축압축시험으로 구한 파괴시의 응력상태를 p-q diagram으로 도시한 결과 q0.5p0.5의 회귀분석식이 도출되었다. 이 결과를 이용하여 Mohr-Coulomb의 파괴규준에 의거한 점착력 c를 구하면?
(, 단위는 고려하지 않는다)

*p-q diagram 

최대전단응력점을 이은선

 

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