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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2011년 국가직 7급 토질역학 1~4번 해설

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1. 토압에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

Rankine의 토압이론은 흙의 소성평형상태를 고려하고, Coulomb 토압이론은 파괴면이 평면인 가상파괴 흙쐐기를 고려한다.

② Rankine의 토압이론은 벽체와 흙의 마찰을 고려하고, Coulomb의 토압이론은 벽체와 흙의 마찰을 고려하지 않는다.

Rankine의 토압이론에서는 주동토압계수와 수동토압계수는 항상 역수관계이나, Coulomb의 토압이론에서는 이 관계가 성립되지 않는다.

Rankine의 토압계수는 Mohr 원에서 유도되었고, Coulomb의 토압계수는 힘의 평형방정식에서 유도되었다.

<<난이도 및 평>>

마르고 닳도록 나오는 문제이다. 틀리면 안되는 문제이며

난이도는 중하

<<해설>>

  Rankine 토압(소성평형이론) Coulomb토압(흙쐐기 이론(흙=강체))
흙과 벽체사이의 마찰 무시 고려
토압계수의 관계 Ka x Kp =1 Ka x Kp ≠ 1
토압계수 유도 모아원 이용 흙쐐기의 평형
주동토압 크다 작다
수동토압 작다 크다

또한

※ Rankine토압과 Coulomb토압이 같아질때가 있는데

1. 옹벽배면이 수직일떄

2. 지표면의 경사가 0도 일때

3. 벽마찰각이 0도일때

4. 지표경사와 벽마찰각이 같을때

 

 Rankine의 토압이론은 벽체와 흙의 마찰을 고려 X, Coulomb의 토압이론은 벽체와 흙의 마찰을 고려 O

 



2. 다음과 같이 포화된 점토지반을 굴착하여 사면을 형성하는 경우, 예상되는 파괴면상의 점 A의 전단응력, 간극수압, 전단강도 및 안전율 변화에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 굴착이 종료된 후에 안전율은 증가한다.

굴착이 종료된 후에 전단강도는 감소한다.

굴착이 진행되는 동안 전단응력은 증가한다.

굴착이 진행되는 동안 간극수압은 감소한다.

 

<<난이도 및 평>>

난이도 중 이지만 자주 나오는 문제이므로 확실히 알고가자

 

<<해설>>

1) 굴착중 팽창 -> 부(-)의 간극수압 발생 = 유효응력 증가, 전단응력 증가 but 활동면은 비배수 상태유지 => 변화 X

2) 굴착직후 간극수압 최소 = 가장안전

3) 굴착후 수위가 회복 = 가장 불안정

결론 = 일반적으로 시공직후 가장 위험, 굴착후 수위를 회복할떄 가장위험

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3. 흙의 물리적 성질이나 분류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

액성지수가 1보다 크면 흙은 액체상태이다.

② 활성도는 점토광물 중 카오리나이트가 몬모릴로나이트보다 일반적으로 크다.

통일분류법에서 CH는 고소성의 무기질점토를 의미한다.

점토의 연경도가 함수비에 의존하는 이유는 점토입자 표면의 흡착수층의 두께가 함수비에 따라 다르기 때문이다.

 

 

<<난이도 및 평>>

난이도 중상, 가끔씩 나오는데 한번 제대로 개념을 잡아놓자.

<<해설>>

1) 액성지수는

LI = (w-PL)/(LL-PL)이다 

액성지수가 1보다 크다는 것은 w(자연함수비)가 LL보다 크다는 것이므로 흙은 액체상태로 볼수있다.

2) 활성도

A= PI/2um이하 입자의중량 백분율

로 정의하며

Kaolinite : A<0.75

illite : 0.75<A<1.25

Montmorillonite : 1.25>A이다

3) 옳은보기이고 그냥 외우자

4) 그냥 맞다고 생각하고 넘어가라


4. 말뚝에 작용하는 부마찰력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

연약지반에서 지하수위가 감소하면 부마찰력이 발생할 수 있다.

군말뚝(무리말뚝)에 발생하는 부마찰력은 단말뚝보다 작다.

부마찰력이 발생한 말뚝두부에 상재하중을 작용시키면 부마찰력이 감소한다.

부마찰력의 크기는 흙의 종류, 말뚝의 재료 등에 영향을 받지만, 말뚝과 흙사이의 상대 변위속도에는 무관하다.

 

 

<<난이도 및 평>>

난이도 하 , 아주 자주나오는 문제이므로 모든 보기를 외우자

<<해설>>

1) 지하수위가 감소할 경우 유효응력이 상승하여 압밀이 발생하게 된다. 따라서 부마찰력이 발생된다.

2) Qag = Qa x N x E로

무리말뚝에서 발생하는 마찰력은 서로서로 등압선 이내에 포함이 되므로 

효율이 단말뚝에 비해 떨어져 주면, 부주면마찰력이 감소한다.

3) 맞는 말이다 서로 상대속도로 인해 발생하는데 밑으로 내리는 힘의 방향에 같이 상재하중을 작용시키면 부마찰력이 감소한다.

4) 상대 변위속도에 무관하지 않다.

 

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