2020년 국가직 7급 토질역학 6~10

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6. 그림은 점토에 대한 압밀비배수 삼축압축시험에 대한 응력경로를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

전응력경로와 유효응력경로 사이의 평균응력 차이는 과잉간극수압이다.

은 정규압밀점토의 유효응력경로이고, 은 정규압밀점토의 전응력경로이다.

③ ㉢은 과압밀점토의 유효응력경로이고, 은 과압밀점토의 전응력경로이다.

④ ㉤은 과압밀점토의 정()의 과잉간극수압이 발생하는 유효응력경로이다.

난이도 및 평가

난이도 상,  응력경로의 의미를 정확하게 파악하고 있어야 풀수 있는 문제이며 개념을 완벽하게 이해해야 한다.

해설

의 경로는 존재 하지 않는다.


7. 순수 모래를 이용하여 250kPa의 구속압 상태에서 삼축압축시험을 수행하였을 때, 파괴 시 축차응력이 500kPa로 측정되었다. 이 시료의 내부마찰각과 수평면으로부터 파괴면의 각도는?

난이도 및 평가

난이도 하,  공식을 통해풀거나 그래프를 통해 푸는 문제이며 빈출문제이다.

해설


8. 아주 오래 전에 조성된 점토사면이 집중 강우로 붕괴되었다. 붕괴된 사면을 보수 보강하기 위한 점토 사면의 안정해석에 적절한 전단강도정수 산정 시험은?

압밀배수(CD) 삼축시험

압밀비배수(CU) 삼축시험

비압밀비배수(UU) 삼축시험

압밀비배수(CU)와 비압밀비배수(UU) 삼축시험 둘 다

난이도 및 평가

난이도 중,  각 시험이 어떠한 경우에 시행되는지 알아야하며 어렵지는 않으나 그래프와 함께 이해할 필요가 있다.

해설
CD시험
연약한 점토 지반 완속성토
흙댐 정상침투 안정성
과압밀점토 굴착 또는 자연사면 장기 안정해석
투수계수 높은 사질토 지반
CU시험
제방, 흙댐 수위 급강하 시
Pre loading 후 수 급격한 재하 시
성토하중에 의해 급파괴 시

UU시험
성토 직후 급파괴
정규압밀점토지반에 급속성토 시 직후 안정해서
급재하 후 초기 안정해석

9. 그림과 같은 침투 조건에 대한 설명으로 옳은 것은? (, 각 흙의 단면적은 일정하다)

 

1번 흙에서의 유속이 가장 빠르다.

3번 흙에서의 유속이 가장 빠르다.

3번 흙에서의 동수경사가 가장 크다.

1번 흙과 2번 흙의 동수경사는 동일하다.

난이도 및 평가

난이도 최상,  가로로 투수가 되는것 같지만 실제로는 위에서 아래로 흐르는 흐름이라는 걸 파악하는게 제일 중요하다.

해설

 


 

난이도 및 평가

난이도 ,  극한지지력 계산

해설

 

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2015년 국가직 7급 토질역학 1~5번 해설

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1. 그림과 같은 연직사면에서 평면 가상파괴면에 대한 안전율은? (, N, T는 각각 파괴쐐기 무게에 의한 가상파괴면에 작용하는 수직력 및 활동력이며, 연직사면은 별도의 보강 없이도 자립할 수 있는 것으로 가정한다)

1.5 2.0

2.5 3.0

 

 
난이도 및 평가

난이도 하, 어렵지 않다. 그러나 기사에서는 덜 나온다.

해설

 

※ 사면의 안정해석

활동면을 직선 또는 곡선으로 가정한다


2. 비탈면 또는 굴착면의 안정성을 저감시키는 요인으로 옳지 않은 것은? (, 모든 요인은 영향범위 내에서 변화되는 것으로 고려한다)

비탈면 내 지하수위의 상승
지진발생에 따른 수평하중의 증가
굴착 후 지반 내 발생된 부의 과잉간극수압(negative excess pore pressure)의 소산
④ 비탈면 내 모관흡수력 증대

 

 
난이도 및 평가

난이도 중상,  하나하나 선지를 검토해야하므로 쉽지는 않은 문제이다

해설

 

 

1. 비탈면 내 지하수위가 상승할 경우 유효응력이 감소하여 안정성이 낮아진다

2. 지진으로 수평하중 증가시  활동, 전도의 원인이 되어 안정성이 떨어진다.

3. 굴착후 지반 내 부(-)의 과잉간극수압이 소산시 유효응력이 낮아지고 안정성이 떨어지게 된다.
 ※ 부의 과잉간극수압은 체적팽창(다일러턴시) 시 나타나게 된다
 ex) 조밀한 모래, OC(과압밀점토)

4. 모관흡수력이 증가하면 유효응력이 증가한다


3. 모래치환법으로 현장밀도시험을 한 결과 원지반을 파낸 구멍의 부피는 2,000cm³이고 파낸 흙의 중량은 33N이며, 함수비는 10%였다. 이 흙의 간극비는? (, 이 흙의 비중(Gs)2.70이고 물의 단위중량은 10kN/m³이다)

0.6 0.7

③ 0.8 0.9

 

 

 

난이도 및 평가

난이도 중, 계산하는 과정이 귀찮기에 중을 준다

해설


4. 동상(frost heaving)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 실트질 지반보다 자갈지반에서 동상이 잘 일어난다.
아이스렌즈를 형성하기 위한 물의 공급이 충분할수록 동상이 잘 일어난다.
0도 이하 온도의 지속시간이 길수록 동상이 잘 일어난다.
동상은 주로 지표 부근에서 잘 일어난다.

 

 
난이도 및 평가

난이도 하,  기사에서도 마르고 닳도록 나오는 문제인데 틀리면 안된다.

해설

1. 영하온도가 지속될 수록
2. 충분한 물의 공급
3. 얼기 쉬운 흙(실트)

 


5. 지반재료의 강성(stiffness)의 특성으로 옳지 않은 것은?

모든 지반재료의 강성은 응력경로에 무관하다.
사질토에서 구속응력의 증가는 지반 강성을 증가 시킨다.
정규압밀점토의 강성은 변형률 증가와 함께 감소한다.
수평퇴적지층의 경우 대체로 퇴적방향에 따라 강성이 달라지는 이방성특성을 나타낸다.

 
난이도 및 평가

난이도 중,  기사에서는 안나온다고 보면 된다. 

해설

힘을 주면 강성에 따라 변위가 일어나는 정도가 다른데,

응력(힘)에 따라 변위의 크기가 다르기 때문에 응력경로와 무관하지는 않다.

 

 

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2014년 국가직7급 토질역학 1~5번 해설

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문 1. 자연시료에 대한 일축압축시험 결과 qu=4.0kN/m²를 얻었다. 이 시료를 교란시킨 후 재성형된 공시체로 다시 일축압축시험을 실시하여 qu=1.5kN/m2를 얻었을 때, 이 시료의 예민비는?

① 0.375

1.33

2.15

④ 2.67

 
난이도 및 평가

난이도 하의 문제로 예민비의 범위만 알면 된다.

해설
 

문 2. 두께가 7m인 연약점토층의 초기간극비가 1.0이다. 5m의 높이로 성토 후 기존 점토층의 간극비가 0.7로 감소한다면 성토로 인한 연약점토층의 압밀침하량[m]은?

0.75

② 1.05

1.36

1.91

난이도 및 평가

난이도 중으로 아주 마르고 닳도록 나오는 문제이니 외우자.

해설

 


문 3. 완전히 포화된 흙의 건조단위중량과 함수비가 각각 16kN/m³와 25%일 때, 이 흙의 간극비(e)와 비중(Gs)은? (단, 물의 단위중량은 10kN/m³로 가정한다)

간극비(e) 비중(Gs)

0.63   2.52

0.65   2.60

0.67   2.67

0.68   2.72

 
난이도 및 평가

 

해설

완전포화상태란 S=100%를 말한다


문 4. 지하구조물 설치를 위해 다음 그림과 같이 지반을 굴착하였을 때 굴착부 측면 A지점과 하부 B지점 각각에 대한 흙의 응력경로를 p-q도상에 옳게 표시한 것은?

      A지점            B지점

   가                  

   나                  

   가                  

                      

 
난이도 및 평가

난이도 중의 문제로 p-q가 어떤것을 나탄내는지 알아야한다.

해설

위의 것들만 알면된다.

B는 흙이 없어져서 누르는 힘이 없으므로 축방향으로 인장이 되고

A는 옆에 흙이 없어서 측방향으로 인장이 된다.

p와 q는 위의 값과 같고

이에 따라 계산을해보면

A는 가 상태가 되고

B는 라 상태가 된다.

대충 숫자라도 넣어서 계산해봐라

토질역학은 +가 압축이고 -가 인장이다.


문 5. 지표면까지 포화된 지반의 투수계수의 분포도는 다음 그림과 같다. 지하수가 수평방향으로만 흐른다면 지반의 등가 수평투수계수 K' 및 각 층의 투수계수에 대한 상관관계를 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

난이도 및 평가

난이도  중상의 문제이다. 문제자체는 어렵지 않으나 이식 저식 해보면서 유도해야 하는 과정이 길다.

해설

 

 

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2012년 국가직7급 토질역학 5~8번 해설

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5. 포화된 점토지반의 지지력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

지지력은 근입깊이가 깊을수록 증가한다.

기초 형상에 따라 지지력은 달라진다.

지지력은 점착력에 의존한다.

④ 기초 폭이 클수록 지지력은 증가한다.

 

난이도 및 평가
난이도 하 이며 기사에서도 나오는 문제이므로 쉬운문제이다. 개념을 묻는 문제이므로 중요한 문제이긴 하다.

<해설>

첫번째로 알고 가야하는것은

포화된 점토지반은 마찰각이 0도이며 Nc=5.4 or 5.14, Nr=0 , Nq=1인것은

아주 기본으로 알고 있어야한다. 외워야한다.

그렇다면 Nr=0이므로 기초폭과 상관없이 지지력은 점착력과 흙의 중량 그리고 기초의 깊이에 의해 결정된다.


6. 다음 그림의 응력경로에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

OA 경로에서 σ1, σ3 각각의 응력변화량의 절대값은 같다.

OB는 수평방향 인장시험의 응력경로를 의미한다.

③ OC 경로에서 σ1, σ3 각각의 응력변화량의 절대값은 다르다.

OD는 수직방향 압축시험의 응력경로를 의미한다.

 
 난이도 및 평가
난이도 중상 수준이며 이 그래프의 의미를 알고 있어야한다. 
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<해설>

일단 위 그래프에 표시된 것을 외우도록하자

C축 왼쪽으로는 인장 오른쪽으로는 압축 

오른쪽 대각선은 축방향 압축

왼쪽대각선으로는 축방향 인장이다.

이것만 알고있으면 어렵지가 않다.

1) OA방향은 일단 y좌표가 0이므로 σ1, σ3가 같은 값임을 알수있다.

2) OB방향은 인장이 맞다. 왜냐하면 OB방향은 σ1-σ3값이 +인데 σ3가 (-)가 되어야 +값을 가지고

1:1로 값이 같으므로 σ1는 0이고 σ3는 (-)값이다.

3) 같고 부호가 다르므로 x축이 움직이지 않는다

4) 맞다.

 


7. 그림과 같은 장치에서 분사현상에 대한 안전율이 3이 되려면 h[cm]? (, 흙의 비중은 2.65, 간극비는 0.65이다)

10 20

30 40

난이도 하의 문제다 기사에서도 나온다.
하지만 분사현상에 대해 이해를 하고 가야하는 좋은문제이다

 

<해설>

 


8. 단위중량 18kN/m³, 내부마찰각 30°, 점착력 9kN/m²인 흙을 지지하고 있는 높이 6m의 옹벽 배면토에 인장균열이 발생하였다. 인장균열이 발생하기 전에 비해 발생 후 옹벽에 작용하는 전체 주동토압[kN/m]의 변화는?

9 증가

18 증가

9 감소

18 감소

 
난이도 중처럼보이는 하, 개념을 정확히 이해하면 푸는데 20초도 안걸리는 꽁문제이다.


<해설>

 

인장균열 후에는 항상 옹벽의 압력은 증가한다를  알고있자.

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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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