1. 모래지반에 30cm× 30cm의 재하판으로 재하실험을 한 결과 10t/m²의 극한 지지력을 얻었다. 4m× 4m의 기초를 설치할때 기대되는 극한지지력은?

    ① 10t/m² ② 100t/m²

    ③133t/m² ④ 154t/m²

해설

※점토지반 일경우

2. 선행압밀하중을 결정하기 위해서는 압밀시험을 행한 다음 어느 곡선으로부터 구할수 있는가?

    ① 간극비 - 압력(log 눈금)곡선

    ② 압밀계수 - 압력(log 눈금)곡선

    ③ 일차 압밀비 - 압력(log 눈금)곡선

    ④ 이차 압밀계수 - 압력(log 눈금)곡선

해설

선행압밀하중(preconsolidation pressure)은 지반의 과거 최대 압밀하중을 의미하며, 지반의 과거 부하 이력을 판단하는 중요한 지표입니다. 이 값을 결정하기 위해 수행하는 압밀시험 결과를 해석할 때 가장 흔히 사용하는 그래프는 간극비 - 압력(log 눈금)곡선입니다.

간극비 대 로그 압력 그래프에서는 압력이 증가함에 따라 간극비가 감소하는 경향을 보이는데, 선행압밀하중은 이 그래프상에서 간극비의 감소가 갑자기 둔화되는 지점, 즉 곡선의 경사가 변하는 지점에서 찾을 수 있습니다. 이 지점은 토양이 과거에 경험했던 최대 압밀하중을 나타내며, 그 이상의 압력에서 토양의 간극비 감소가 더욱 가팔라지는 특성을 보입니다.

3.  Terzaghi는 포화점토에 대한 1차 압밀이론에서 수학적 해를 구하기 위하여 다음과 같은 가정을 하였다. 이 중 옳지 않은 것은?

    ① 흙은 균질하다.

    ② 흙입자와 물의 압축성은 무시한다.

    ③ 흙속에서의 물의 이동은 Darcy 법칙을 따른다.

    ④ 투수계수는 압력의 크기에 비례한다.

해설

투수계수는 압력의 크기에 비례한다 - 이는 테르자기의 압밀 이론에 반하는 내용입니다. 테르자기의 이론에서는 투수계수가 일정하다고 가정합니다. 투수계수가 압력에 따라 변한다는 가정은 실제 상황에서도 논란의 여지가 있으며, 일반적으로 투수계수는 주어진 토양의 특성에 따라 결정되고, 이는 필연적으로 일정하지는 않지만, 압밀 이론에서는 변하지 않는 값으로 다루어집니다.

4.다짐에 대한 다음 사항중 옳지 않은 것은?

    ① 점토분이 많은 흙은 일반적으로 최적함수비가 낮다.

    ② 사질토는 일반적으로 건조밀도가 높다.

    ③ 입도배합이 양호한 흙은 일반적으로 최적함수비가 낮다.

    ④ 점토분이 많은 흙은 일반적으로 다짐곡선의 기울기가 완만하다.

해설

점토분이 많은 흙은 일반적으로 최적함수비가 낮다 - 이 주장은 일반적으로 올바르지 않습니다. 실제로는 점토분이 많은 흙은 더 높은 최적함수비를 가지는 경향이 있습니다. 점토는 물을 보유하는 능력이 높기 때문에 더 많은 물을 필요로 하며, 이는 최적함수비를 높게 만듭니다.

사질토는 일반적으로 건조밀도가 높다 - 이는 올바른 설명입니다. 사질토는 큰 입자로 구성되어 있어 잘 다져지면 상대적으로 높은 건조밀도를 가집니다.

입도배합이 양호한 흙은 일반적으로 최적함수비가 낮다 - 이는 올바른 설명입니다. 잘 배합된 입도는 공극이 적어 더 적은 물로도 잘 다질 수 있기 때문에 최적함수비가 낮습니다.

점토분이 많은 흙은 일반적으로 다짐곡선의 기울기가 완만하다 - 이는 올바른 설명입니다. 점토는 물의 영향을 많이 받으며 물의 양에 따라 밀도가 크게 변하지 않습니다. 이로 인해 다짐곡선의 기울기가 완만합니다.

특징
조립토일수록 다짐 곡선은 급하고, 세립토일수록 다짐 곡선은 완만하다.
사질토에서는 최대 건조 밀도가 증가하고, 최적 함수비는 감소한다.
즉 곡선이 직교 좌표의 왼쪽 상방향에 그려지게 된다.
점토분이 많은 흙은 최대 건조 밀도가 감소하고, 최적 함수비는 증가한다.
즉 곡선이 직교 좌표의 오른쪽 하방향에 그려지게 된다.

양입도의 흙에서는 건조밀도가 높고 최적 함수비는 낮다.
즉 곡선이 직교 좌표의 왼쪽 상방향에 그려지게 된다.사질토의 다짐일량이 점질토의 다짐일량보다 크다.최적 함수비보다 약간 건조측에서 전단 강도가 최대가 된다.

최적 함수비보다 약간 습윤측에서 투수 계수가 최소가 된다.
건조측에서 다지면 팽창성이 크고, 최적 함수비에서 다지면 팽창성이 최소이다.
건조측에서 다지면 면모 구조가 되고, 습윤측에서 다지면 이산 구조가 된다.

5. 어떤 흙의 전단실험결과 C=1.8kg/cm², φ=35, 토립자에 작용하는 수직응력 σ =3.6kg/cm²일 때 전단강도는?

    ① 4.89kg/cm² ② 4.32kg/cm²

    ③ 6.33kg/cm²  ④ 3.86kg/cm²

해설

1. 개념

• 다짐(Compaction): 토양이나 다른 재료의 공기를 제거하여 밀도를 증가시키는 과정. 이는 주로 건설 현장에서 토양의 지지력을 향상시키기 위해 수행
• 압밀(Consolidation): 토양 내의 물이 압력에 의해 배출되면서 발생하는 시간 의존적인 변형 과정. 이는 주로 포화된 점토층에서 관찰되며, 장기적인 침하를 일으킴

2. 작용 원리

• 다짐: 기계적인 힘(예: 진동, 충격, 압력)을 사용하여 토양 입자 간의 공극을 줄입니다.
• 압밀: 중력 또는 추가하중에 의한 압력으로 인해 토양의 물분자가 점진적으로 배출되고, 입자 간의 접촉이 증가하여 밀도가 높아지는 과정입니다.

3. 비교표

1. 서론

수리수문학은 수학적 원리와 수학적 모델링을 활용하여 자연의 다양한 현상을 이해하고 설명하는 학문입니다. 이 분야는 공학, 물리학, 생물학 등 다양한 학문 분야에서 중요한 역할을 하며, 현대 과학과 기술의 발전에 크게 기여하고 있습니다. 

 특히 토목공학에서는 수리수문학이 다양한 현상과 문제를 분석하고 해결하는 데 있어 필수적인 도구로 작용합니다. 그러나 수리수문학은 종종 '경험식'이라는 개념을 도입하여 복잡한 현상을 설명하게 됩니다.

 경험식은 이론적 근거나 물리적 원리에 기반하지 않고, 실험 데이터나 경험적인 관찰을 통해 도출된 수학적 표현입니다. 이러한 경험식은 다른 공학 분야인 구조역학이나 재료역학과 대조적으로, 수리수문학의 주요 특징 중 하나로 여겨집니다. 구조역학과 재료역학에서는 명확한 물리적 원리와 이론적 배경을 바탕으로 문제를 접근하고 해결할 수 있어, 경험식의 필요성이 상대적으로 적습니다.

반면, 수리수문학에서는 다양한 현상과 상황, 특히 비선형적이고 동적인 현상을 설명하기 위해 경험식을 활용하게 됩니다. 이러한 경험식의 활용은 수리수문학을 공부하거나 논문을 읽을 때 어려움을 초래하기도 합니다. 경험식은 종종 직관적이지 않고, 그 배경이 되는 현상에 대한 깊은 이해 없이는 식 자체를 이해하기 어렵게 만듭니다. 이로 인해, 수리수문학은 다른 공학 분야에 비해 학습 장벽이 높아지곤 합니다. 이 글에서는 수리수문학의 경험식이 왜 필요한지, 이러한 경험식이 어떻게 다른 공학 분야와 구별되는지를 탐구하며, 경험식의 이해와 활용에서 발생할 수 있는 어려움과 도전에 대해서도 살펴보겠습니다.

2. 경험식의 예시

수리수문학에서 경험식은 다양한 현상을 설명하고 예측하는 데 사용됩니다. 이러한 경험식은 대부분의 경우, 이론적 근거나 물리적 원리에 기반하지 않고, 대신 실험 데이터나 경험적인 관찰을 통해 도출됩니다.

f는 마찰 계수입니다. ε는 파이프의 표면 거칠기입니다.D는 파이프의 직경입니다.Re는 레이놀즈 수입니다.
1. 베르누이 방정식 (Bernoulli's Equation):
베르누이 방정식은 이상유체의 흐름을 설명하는데 사용되며, 에너지 보존의 원리를 나타냅니다.

(P는 압력 ρ는 유체의 밀도 v는 유체의 속도 g는 중력 가속도 h는 높이)


2. 무드의 방정식 (Moody's Equation):
무드의 방정식은 터브런트 흐름에서의 마찰 손실을 예측하는데 사용됩니다.

(f는 마찰 계수 Re는 레이놀즈 수(Reynolds number)로, 유체의 흐름 상태)

3. 콜브룩 방정식 (Colebrook Equation):
콜브룩 방정식은 무드의 방정식과 유사하게 파이프 내의 마찰 손실을 계산하는데 사용되며, 터브런트 흐름에서 더 정확한 결과를 제공합니다.

(f는 마찰 계수 ε는 파이프의 표면 거칠기 D는 파이프의 직경 Re는 레이놀즈 수)

3. 경험식의 장단점

수리수문학에서 경험식은 다양한 현상을 설명하고 예측하는 데 사용됩니다. 이러한 경험식은 대부분의 경우, 이론적 근거나 물리적 원리에 기반하지 않고, 대신 실험 데이터나 경험적인 관찰을 통해 도출됩니다.

< 장점>

실제 현상의 반영: 경험식은 실험 데이터나 실제 관찰을 기반으로 하기 때문에, 실제 현상을 정확하게 반영할 수 있습니다. 이로 인해, 이론적으로는 설명이 어려운 현상도 경험식을 통해 이해할 수 있습니다.

실용성: 경험식은 특정 조건 하에서의 현상을 빠르게 예측하거나 계산할 수 있게 해줍니다. 이는 엔지니어링 설계나 현장 문제 해결에 있어 매우 유용합니다.

< 단점>

일반성의 부족: 경험식은 주로 특정 조건이나 상황에서의 관찰을 기반으로 하므로, 다른 조건이나 상황에서는 적용이 어려울 수 있습니다. 이로 인해, 경험식의 유효 범위와 적용 가능성을 정확히 이해하는 것이 중요합니다.이론적

근거의 부재: 대부분의 경험식은 이론적 근거나 물리적 원리에 기반하지 않습니다. 이로 인해, 경험식이 왜 그런 형태를 가지고 있는지, 또는 그 배경에 있는 물리적 원리는 무엇인지를 파악하기 어렵습니다.

복잡성: 많은 경험식은 다양한 변수와 파라미터를 포함하며, 이들 사이의 관계는 종종 복잡하고 비선형적입니다. 이로 인해, 경험식의 이해와 활용이 어려울 수 있습니다.

<공부의 어려움>

수험생의 어려움
이론과 실제 차이: 수험생들은 종종 이론적인 지식을 배우지만, 이를 실제 상황에 어떻게 적용할지에 대한 경험이 부족할 수 있습니다. 이로 인해, 실제 엔지니어링 문제를 해결하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 

복잡한 수학적 개념: 수리수문학은 복잡한 수학적 개념과 방정식을 포함하고 있어, 이해하고 적용하는데 시간과 노력이 필요합니다. 이러한 복잡성은 수험생들에게 스트레스와 부담을 줄 수 있습니다. 

시간 관리: 수험생들은 다양한 과목을 동시에 공부해야 하므로, 효과적인 시간 관리가 필요합니다. 특히, 수리수문학은 다른 과목에 비해 더 많은 시간을 필요로 할 수 있습니다. 

대학원생의 어려움
논문 작성: 대학원생들은 수리수문학의 이론을 실제 문제에 적용하여 논문을 작성해야 합니다. 이 과정에서 적절한 문제를 선정하고, 이론을 실제에 적용하며, 결과를 해석하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 

연구 방법론의 선택: 적절한 연구 방법론을 선택하고 적용하는 것은 대학원생에게 큰 도전이 될 수 있습니다. 특히, 수리수문학에서는 다양한 수학적 모델링과 계산 방법이 존재하므로, 가장 적합한 방법을 찾는 것이 중요합니다. 

자료의 부족: 실제 연구를 수행하려면 충분한 양의 신뢰할 수 있는 데이터가 필요합니다. 하지만, 특정 주제에 대한 데이터가 부족하거나 접근하기 어려울 수 있어, 연구를 진행하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.

4. 이해의 어려움

복잡한 수학적 개념

수리수문학은 고급 수학적 개념과 방법론을 사용합니다. 이러한 개념들은 종종 직관적이지 않으며, 그로 인해 학습자들이 이해하고 받아들이는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.

경험식의 다양성

수리수문학에서 사용되는 경험식은 다양하고 복잡합니다. 이러한 다양한 경험식들 각각은 특정 상황이나 조건에 적합하며, 이를 구분하고 적절히 적용하는 것이 중요합니다.

이론과 실제의 연결 부족

수리수문학의 이론적인 부분과 실제 엔지니어링 문제 사이의 연결이 부족할 때, 학습자들은 이론을 실제 상황에 어떻게 적용할 수 있는지를 이해하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.

해석의 어려움

복잡한 수학적 모델이나 방정식의 해를 해석하는 것은 큰 도전일 수 있습니다. 특히, 비선형 방정식이나 고차 방정식의 경우, 해를 찾고 이를 올바르게 해석하는 것이 어려울 수 있습니다.

이러한 어려움을 극복하기 위해, 학습자들은 기본적인 수학적 지식을 탄탄히 해야 하며, 다양한 실제 예제를 통해 이론과 실제 사이의 연결을 이해해야 합니다. 

Q=kia만 알면 아주 쉽게푸는 문제입니다.

그러나 국가직에서는 잘 안낚지만 가끔

day를 s또는 hr로 바꾸니까 항상 단위를 잘 보도록 합시다.

생각보다 어려운 문제입니다.

연속조건과 비회전류의 조건을 대충 전공서적만 보면 

읽고 넘어가기 쉬운데 

정확히 개념을 알려주는 문제이므로 여러번 푸는게 좋다.

이런문제는 기사에서도 가끔나오나 국가직인가 지방직인가 서울직에서 비슷한 문제가

몇번 나왔으니 꼭 짚고 넘어가도록 하자.

이건 진짜 어려운 문제이다.

그림을 안그리면 어떻게 풀어야하는지 모를 뿐더러

식으로만 풀면 무조건 제시간내에 풀지 못한다

그림을 보고 이해해야한다 왜 높이차가 3.2m인지 파악해야한다

수면의 높이가 3m이고 속도수두가 0.2m인걸 파악하면

300m~0m까지 마찰손실수두는 선형으로 변하기에

100m지점에는 압력수두가 2m고 마찰손실수두는 1m가 된다.

눈만뜨고 있다면 절대 틀릴수 없는 문제이나

동수반경이 A/P인것은 알고가자

P는 윤변인데 물이 접촉하는 면이다. 

만약 개수로가 아니고 관수로라면 한번 생각해 볼 필요가 있다.

점성토

(1) 개념

점성이 있는 흙. 설계상의 분류로서 세립분(입자 지름 0.075mm 이하의 구성분) 함유율이 50% 이상의 흙

​

(2) 특성

1. 점성토는 물과 접촉할 때 팽창하고 수축하는 성질을 가지고 있으며, 이로 인해 구조물에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 토목공학에서는 점성토의 이러한 특성을 고려하여 설계와 시공을 진행해야 합니다.

2. 높은 소성을 가지며, 이는 흙의 유연성과 변형능력을 나타냅니다. 점성토는 다른 토양 유형에 비해 변형이나 침식에 더 저항력이 있을 수 있습니다.

(3) 종류

-카올리나이트 (Kaolinite) : 1:1 기본구조의 대표적인 점토광물이며 강한 수소결합으로 이루어져있고 안정된 구조이다.

-할로이사이트(Halloysite):1:1 구조로 되어있고 물분자와 수화에 의해 층간 결합을 한다. 튜브형태이며 단위중량은 낮다.

-일라이트( illite) : 실리카 시트사이에 깁사이트 시트가 한개 끼어 있는 2:1 기본구조이며 기본구조 사이에 K+이온에 의하여 결합되어 있다. Si(4+)가 Al(3+)로 동형치환이 되면 음이온이 생기는데 이로인해 균형을 유지하게 된다.

-몬모릴로나이트(Montmorillonite) : 일라이트와 같이 2:1 구조이며 기본구조사이에 K+가 존재하지 않으며 Al이 Mg로 동형치환이 일어나면 이 결정은 음의 전하를 가지는데 이로 인해 물을 다량 흡수하게 된다. 물을 흡수함으로 팽창한다.

​추가종류

벤토나이트(Bentonite)
: 주로 몬모릴로나이트를 포함하는 점토광물로, 매우 높은 팽창성을 가집니다. 이 광물은 드릴링 유체, 차수제, 및 고양이 모래 등 다양한 용도로 사용됩니다.


버미큘라이트(Vermiculite)
: 몬모릴로나이트와 비슷하지만 수분 흡수능력이 더 높은 광물로, 농업에서 토양개량제로 사용되기도 합니다.

(4) 점성토의 주의점

1. 점성토는 건축 및 토목 공사에서 기초를 다지는 데 사용되기도 하지만, 팽창성으로 인해 건물이나 구조물에 손상을 줄 수 있으므로 충분한 조사와 적절한 대책이 필요합니다.

2. 또한, 점성토는 물의 영향을 많이 받기 때문에 배수 설계를 잘 해야 하며, 지반 침하를 방지하기 위해 특별한 주의가 필요합니다.