2013년 국가직7급 토질역학 6~10번 해설

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난이도 및 평가

난이도 하로 공식만 알고있으면 금방 푸는 문제다.

해설

 


문 7. 포화점토지반에 축조된 점토제방의 사면 및 절토사면의 안정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 포화점토지반의 절토사면에서 시간에 따른 안전율은 시공완료시점 이후부터는 점차 증가한다.

포화점토지반의 절토사면에서 시간에 따른 흙의 전단강도는 시공완료시점 이후부터는 점차 감소한다.

포화점토지반 위에 축조된 점토제방에서 시간에 따른 안전율은 시공완료시점에서 가장 작고 그 이후부터는 점차 증가한다.

포화점토지반 위에 축조된 점토제방에서 시간에 따른 흙의 전단강도는 시공완료시점 이후부터는 점차 증가한다.

 
난이도 및 평가

난이도 중상으로 포화된 점토가 마찰각이 0도인 것과 제방이 성토라는 것을 알면 된다.

해설

성토  = 제발 축조 = 흙댐 시공

이 위에 것을 알고있자.

  성토 절토
시공 직후 가장위험 가장안정
시공후 안전율이 높다 안전율이 낮다

문 8. 그림과 같이 기울기 45도의 전단파괴면을 갖는 연직사면의 안전율은? (단, 단위폭당 파괴쐐기의 무게는 W, 단위폭당 전단파괴면의 면적은 L, 연직사면을 구성하는 토체의 점착력은 0, 내부마찰각은 Φ이다)

 

난이도 및 평가

난이도 하이다. 트릴면 안된다.

해설

 

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문 9. 연성기초의 탄성(즉시)침하에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 탄성(즉시)침하량은 기초에 작용하는 압력이 커질수록 증가한다.

② 탄성(즉시)침하량은 지반의 탄성계수가 커질수록 증가한다.

탄성(즉시)침하량은 기초의 폭이 커질수록 증가한다.

기초의 설치심도가 깊어질수록 더 작은 침하가 발생한다.

난이도 및 평가

난이도 중이며 기사에서도 나온다. 그림을 외워두면 쉽다.

해설

탄성 침하량 공식을 외우도록하자

  1.  Qnet(압력) 이 커지면 침하량 증가
  2.  E가 커질수록 감소
  3.  B가 커질수록 증가
  4.  Qnet= q- γDf이므로 Df가 증가하면 Qnet가 작아지므로 침하량 감소

문 10. 그림과 같이 폭이 B로 일정하고 높이가 3m인 옹벽을 세우고자 한다. 전도에 대한 안전율을 2로 적용할 경우, 옹벽의 최소폭 B[m]는? (단, 흙의 단위중량은 16kN/m³, 콘크리트의 단위중량은 24kN/m³, 주동토압계수는 1/3 이다)

난이도 및 평가

난이도 하이다 숫자만 계산할줄 알면 정말 쉽다.

해설

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2013년 국가직7급 토질역학 1~5번 해설

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문 1. 다짐에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

다짐에너지가 커지면 최대건조단위중량은 증가하고 최적함수비는 감소한다.

큰 강도가 필요한 경우, 최적함수비보다 약간 작은 함수비에서 건조측 다짐을 실시한다.

③ 동일한 에너지로 다진 경우, 함수비가 증가할수록 투수계수도 증가한다. 

다짐에너지가 큰 현장다짐장비를 모사하기 위한 실내다짐시험은 수정다짐시험이다.

 

 

난이도 및 평가

난이도는 중이며 관련된 그래프만 암기하면 아주 쉬운 문제이다.

해설

 

E=mgh/V로 mg 중량이 늘어나면 E가 늘어난다. 그리고

 

 

위의 두 그래프를 알고있자 조립토는 건조단위중량이 크고 함수비가 낮고
세립토는 건조단위중량이 낮고 함수비가 크다
그리고 최적함수비에서 왼쪽으로 가면 건조하고 면모구조가 되며
오른쪽으로가면 습윤하고 이산구조가 된다.
K는 투수계수인데 최적함수비에서 약간 오른쪽에서 가장 낮은 투수계수를 가진다.

문 2. 1차원 표준압밀시험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

응력제어방식을 이용하는 경우, 단계별로 하중을 변화시킨다.

단계별 재하하중의 지속시간은 24시간이다.

단계별 재하하중의 크기는 전 단계 재하하중의 2배로 한다.

④ 압밀시험 중 물이 시료 속으로 역침투할 수 있으므로 시험 중에는 시료가 물에 잠기지 않게 한다.

 

난이도 및 평가

난이도 하이다. 학교에서 수업을 제대로 들었으면 틀리지 않으며 무엇보다도
개념을 설명하고있는 문제이니 제대로 풀도록 해보자

해설

※ Terzaghi 압밀이론가정

1. 흙은 균질하다.
2. 모든 흙은 포화가 되어있다.
3. 비압축성이다.(부피가 줄어들지 않는다)
4. Darcy법칙을 만족한다.
5. 1차원 흐름이다.

일단 표준 압밀시험은 1~3번 처럼 단계별하중으로 전 단계 하중의 2배씩 힘을 준다.
단계별 재하하중의 지속시간은 24시간이다.

압밀시험은 지하수위 밑에 있는 현장을 모사하기 위해 하므로
시료를 물에 잠기게하여 완전포화상태를 만들어야한다.


문 3. Rankine 토압이론에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단,Φ 는 흙의 내부마찰각이다)

난이도 및 평가

난이도는 하이며, 선지자체는 기사에 나오는 선지도 많다.

 

해설
  1.  Rankine토압은 옹벽 배면과 흙 사이의 마찰을 고려하지 않음
  2.  지표면이 수평이면 주동상태는 45+Φ/2의 각도를 가지고 수동상태는 45-Φ/2를 가진다.
  3.  밑의 그림참조
  4.  주동파괴시 최대 주응력은 수직응력이고 수동파괴시에는 수평응력이 최대 주응력이된다.
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문 4. 점착력이 8kN/m², 단위체적 중량이 20kN/m³인 점성토 지반이 있다. 이 지반을 굴착할 경우, 인장균열깊이 [Zc]와 한계 절토고 [Hc]는? (단, 내부마찰각 Φ=0 이고 Rankine 토압이론을 이용하시오)

   Zc       Hc

0.8 m   0.8 m

0.8 m   1.6 m

1.6 m   1.6 m

1.6 m   3.2 m

 

난이도 및 평가

난이도 하, 기사에서 마르고 닳도록 틀린다 10초컷 해야한다.

해설

 


문 5. 점성토 지반의 압밀에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 압밀침하는 투수성이 낮은 지반에서 발생한 과잉간극수압이 오랜 시간에 걸쳐 소산되면서 흙이 압축되는 현상이다.

② 정규압밀점토는 현재 받고 있는 유효 상재압력 이상의 하중을 받은 적이 없는 점토를 말한다.

③ 과압밀지반은 상재압력의 추가 또는 지하수위의 급강하로 인해 발생한다.

④ Terzaghi 1차원 압밀이론에서 물의 흐름은 Darcy 법칙이 유효하며 투수계수는 일정한 것으로 가정한다.

난이도 및 평가

난이도 중이다. 개념을 확인할 수 있는 좋은 문제이다.

해설
  1.  맞는 말이다. 압밀은 지반에 하중이 가해지면 처음에는 흙사이의 물이 그 하중을 부담하게 되는데 그것이 과잉간극수압이다. 하지만 시간이 갈수록 과잉간극수압이 소산되면서 흙의 유효응력이 증가하게 되어 흙이 압축되는데 이걸 압밀 현상이라 부른다.
  2. 맞는말이다.
  3. 꼭 그렇지만은 않다. 전에 더 큰힘을 받은적이 있다면 과압밀지반이 안될수도 있다.
  4.  맞는말이다 저 위에 가보면 있다.

 

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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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2008 국가직7급 토질역학 1~4번 해설

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1. 흙의 연경도(consistency)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

소성지수는 액성한계와 소성한계의 차이로 정의된다.

주어진 점토의 액성한계와 소성한계는 교란도에 상관없이 일정하다.

애터버그 한계(Atterberg limit)는 사질토에 대한 흙의 분류기준으로 흔히 이용된다.

소성지수가 큰 흙은 일반적으로 점토분을 많이 함유하고 있다.

 

소성지수(PI) = 액성한계(WL-Wp) 로 정의됨

 

PI(소성지수) = 2um 점토 함유율 X A(활성도)

=> 소성지수가 커지면 점토 함유율이 높아진다.

 

하나의 점토는 액성한계와 소성한계는 고유한 값을 가지고 있기에 교란도와 상관없이 일정하다.

 


 

2. 흙의 다짐에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

일반적으로 입도분포가 양호한 흙의 최대건조밀도는 크고, 최적함수비는 작다.

영공기간극곡선은 다짐곡선과 교차할 수 없고, 항상 다짐곡선의 우측에만 위치한다.

모래는 다짐시에 낮은 함수비에서 간극수의 표면장력 때문에 건조밀도가 감소할 수 있다.

④ 유기질 성분이 증가할수록 흙의 최대건조밀도와 최적함수비는 감소한다.

 

 

 

1) 입도분포곡선에서 입도분포가양호할경우 입도분포곡선에서 왼쪽으로 이동하는데 그래프를 보면 최대건조밀도는 크고 최적함수비는 적은것을 볼수 있다.

 

2) 영공기간극곡선은 항상 다짐곡선 오른쪽에 위치한다.

 

3) 낮은 함수비 일때 간극수의 표면장력에 의해 Bulking(팽창현상)이 일어나서 건조밀도가 감소한다.

※ 함수비가 크면 표면장력이 생길수 없음.

 

4) 유기질 성분이 증가할수록 최대건조밀도는 감소하나 함수비는 증가한다.

 

유기질토는 갯벌에 있는 흙이랑 비슷하다 보면된다.


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3. 지반내 응력에 대한 내용으로 옳지 않은 것은?

점하중이작용할경우지반내응력을산정하는Boussinesq 해는 탄성이론에 근거한다.

탄성지반에서 여러 가지 하중들이 지표에 작용하는 경우 반내의 응력은 각 하중에 의한 응력 증가량을 산정하여 더해줌으로써 계산할 수 있다.

외부하중이 작용하지 않고 지표가 수평한 지반에는 전단응력이 0이다.

④ 흙의 압축성은 전응력이 지배하지만 전단특성은 유효응력이 지배한다.

 

1) 맞는소리임 그냥 맞다고 받아들이자 외우자.

 

 

2) 맞는소리다 여러 하중이 작용할 경우 각 하중에 대한 응력을 계산하여 더해주면 된다.

 

3) 외부하중이 작용하지 않을시 전단응력은 생길수 없다. 공식은 바로 위 그림을 보자

 

4) 흙의 압축성은 전응력과 유효응력 둘다 영향을 받는다. 

 

Bussinesq이론의 전제는

흙의 균질, 등방, 탄성 을 기본으로 깐다.


4. 도로 성토시 다져진 흙의 간극비가 0.5이고, 함수비가 10%이다. 흙입자의 비중이 2.50일 때, 공기함유율(air content) A[%]?

14.2

② 16.7

19.6

17.3

 

Aa = Va/V = (e-Se)/(1+e) = (e-wGs)/(1+e)

     = (0.5-2.5*0.1)/(1+0.5) = 1/6 = 16.6777%

 

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