2011년 국가직 7급 토질역학 9~12번 해설

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9. 다음 그림과 같이 왼쪽에는 물이 담겨있는 수조, 오른쪽에는 모래가 담겨있는 토조가 있다. 분사현상이 발생되기 시작하는 수조와 토조 사이의 수위차 h[m]? (, 흙의 포화단위중량은 20kN/m³, 물의 단위중량은 10kN/m³이다)

 

0.8

0.83

1.0

④ 1.2

 
 

 

<난이도 및 평가>

난이도 하에 속하며 기사에서도 자주나오는 문제이므로 외워두도록 한다.

<해설>

 


10. 높이 5m인 옹벽의 뒤채움이 다음과 같은 조건의 모래지반일 때 Rankine법에 의한 주동토압 산정결과가 큰 것부터 작은 것까지 순서대로 나열한 것은?

.지하수가 존재하지 않는 경우
.지하수가 뒤채움재의 지표까지 존재하는 경우
.지하수가 옹벽 전후면에 지표면과 같은 높이로 동시에 존재하는 경우
.옹벽배면에 경사배수재를 설치하여 뒤채움재에 연직배수가 발생하는 경우

① ㄴ-ㄹ-ㄱ-ㄷ

 

<난이도 및 평가>

난이도 상에 속하며 두번정도 기출되었으므로 외우는게 좋다

<해설>

옹벽 뒤채움에 정수압이 작용하는 경우
옹벽 뒤편에 연직 배수재가 설치된 경우

옹벽 배면에 경사 배수재가 설치된 경우

옹벽 뒤채움에 지하수위가 존재하지 않는경우

옹벽 양쪽에 지하수위가 있는 경우

순으로 주동토압이 크다

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11. 다음 2개의 다짐곡선에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 흙 종류가 동일할 경우, 곡선 A의 투수계수가 곡선 B의 투수계수보다 크다.

흙 종류가 동일할 경우, 곡선 A의 다짐에너지가 곡선 B의 다짐에너지보다 크다.

다짐에너지가 동일할 경우, 곡선 A가 곡선 B보다 더 많은 조립분을 함유하고 있다.

다짐에너지가 동일할 경우, 곡선 A가 곡선 B보다 더 양호한 입도분포를 보인다.

<난이도 및 평가>
난이도 중에 속하며 기사에서도 가끔가다가 나온다. 한번이해하면 틀리지 않는 문제

<해설>

2, 4) 동일한 흙인데 다짐에너지가 크고 입도분포가 양호하면 다짐 곡선은 좌상향으로 이동함

3) 세립분 흙이 많을수록 다짐에너지가 작아지므로 곡선은 우하향하게 된다.

 


12. Terzaghi의 얕은기초 해석에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

전반전단 파괴시의 응력을 고려하여 극한지지력을 산정한다.

기초의 안전율은 일반적으로 23을 사용한다.

점성토의 허용지지력은 기초폭과 관계없이 일정하고, 사질토는 기초폭에 비례하여 커진다.

지지력계수는 내부마찰각과 점착력의 함수로 구성되어 있다.

 

 

<난이도 및 평가>

난이도 중에 속하며 기사에서도 가끔가다가 나옴 외워두는게 좋다.

<해설>

① Qu = 전반전단 파괴만약 국부전단파괴의 경우

 

② Qa= Qu / Fs

Fs는 보통 2~3이다.

 

③ 점성토 or 완전포화(비배수)일경우 

Φ=0 , Nr=0 , Nq=1

이고

사질토의경우는 점착력이 없으므로  C = 0이다

따라서

Qa = Qu / Fs = (cNc + qNq + 0.5BβNr)/Fs이므로

점성토 허용지지력은 Nr이 0 이므로 B(폭)와는 상관이 없고

사질토는 c=0 이므로 폭이 커질수록 허용지지력이 커진다.


 

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2011년 국가직 7급 토질역학 5~8번 해설

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5. 흙의 동해에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

흙의 동해는 아이스렌즈(ice lens) 형성에 의한 동상과 아이스렌즈의 융해에 의한 강도저하를 말한다.

점토질 지층은 충분한 물이 공급되면 동상이 발생할 수 있다.

지하수위가 깊어도 동결선이 모관상승고 이내면 동해를 받을 수 있다.

④ 실트질 흙은 점토질 흙에 비하여 간극이 커서 모관상승고가 낮으므로 동상피해가 적다.

 

<난이도 및 평>

난이도 하 , 자주나오는 문제이므로 외우도록하자기사 수준의 문제이므로 틀리면 안된다.

<해설>

1) 동해 = 동상 + 융해 를 합친 단어를 말한다

2) 상식적으로 생각해도 맞다. 동상. 얼는 현상은 물이 충분히 공급되어야 한다.3) 맞다 지하 수위가 아무리 깊다 하더라도 동결선이 모관상승고 이내면 얼수밖에 없다.그림으로 생각해보자

4) 실트는 동상입기 매우 쉽다..


6. 균질한 상태로 탄성거동을 하는 지반이 있다. 지반의 포와송비 μ0.25일 때, 탄성이론에 의한 지반의 정지토압계수는?

0.25

0.33

0.5

0.75

<난이도 및 평>

난이도 하 , 자주나오는 문제이므로 외우도록하자

그리고 너무 쉬워서 틀리면 안된다 정말..

<해설>

<탄성 거동일경우>

 

이렇게 해설이 나온것처럼 원리도 이해하도록 하자

 

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7. 연약점토로 뒤채움된 옹벽이 다음과 같을 때, 비배수 조건에서 인장균열이 발생된 후의 주동토압의 합력 Pa[kN/m]?

① 32

64

86

128

<난이도 및 평>

난이도 중 , 자주나오는 문제

<해설>

※ 균열 전후의 토압차

<균열 후>

제일 중요한것은 인장균열후 Pa는 증가한다는 것이다.


8. 내부마찰각이 30°인 건조모래를 트럭으로부터 쏟아 부어 다짐 없이 성토체를 만들려고 한다. 성토체의 사면붕괴에 대한 안전율이 1.5일 때, 붕괴가 발생하지 않을 성토사면각의 최대값은?

<난이도 및 평>

난이도 중 

<해설>

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2010년 국가직 7급 토질역학 5~8번 해설

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<해설>

테르자기 지지력공식은

인데 여기서

① 지지력 계수 Nc,Nq,Nr은 내부마찰각(Φ)에 대한 함수이다. 

여기서 헷갈릴수 있는 부분은 내부마찰각은 기초 밑의 내부마찰각을 사용하므로 주의해야한다

 

② C 는 기초밑의 C를 사용하므로 C1을 사용한다.

③ 테르자기 극한 지지력공식은 기초 위의 흙 무게로 극한 지지력을 산정하므로 γ2를 사용한다

④ 세번째는 기초의 지지력산정이므로 γ1을 사용한다

 

 


<해설>

= 12.5t/m²

대부분 일반사람들은 계삭을 할떄 포화단위중량을 바로 곱하는데 이것은 포화도가 100%일때 바로 곱할수 있는 부분이기에 주의해야하는 부분이다. 무작정곱해서 정답을 도출하면 망한다.

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7. Boussinesq가 제안한 식을 이용하여 집중하중에 의한 지반내 응력 증가량을 구하는 경우에 대한 설명으로 옳은 것은?

연직응력 증가량은 깊이의 제곱에 비례한다.

연직응력 증가량은 하중의 작용점에서 수평방향으로 멀어질수록 증가한다.

수평응력 증가량은 포와송비의 영향을 받지 않는다.

④ 전단응력 증가량은 탄성계수와 관련이 없다.

 

<해설>

① 연직응력 증가량은 깊이의 제곱에 반비례한다.(정확히 말하자면)

② 연직응력 증가량은 하중의 작용점에서 수평방향으로 멀어질수록 감소한다.

∵ 연직응력 작용점에서 수평방향으로 멀어질수록 R이 증가하므로 연직응력 증가량은 감소한다.

③ 수평응력 증가량은 포와송비의 영향을 받는다.

Bossinesq이론에서는 균질, 등방, 탄성이지만 수평응력 계산시에는 포아송비를 고려한다는 것을 잊지말자

 

 

 


8. 흙의 기본적 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

비중계분석법은 토립자의 침강속도가 입경의 세제곱에 비례한다는 Stokes의 법칙을 이용한 것이다.

② 유기질토(O)의 판별은 노건조 시료와 자연건조 시료의 액성한계(LL)를 비교하여 구할 수 있다.

액성한계를 구하기 위한 유동곡선은 함수비낙하횟수를 대수대수지상에 도시한다.

카올리나이트 성분이 많을수록 활성도가 증가한다.

 

<해설>

① 비중계분석법은 토립자의 침강속도가 입경의 제곱에 비례한다는 Stokes의 법칙을 이용한 것이다.

 유기질토(O)의 판별은 노건조 시료와 자연건조 시료의 액성한계(LL)를 비교하여 구할 수 있다.

∵ △WL이 30%↑ = 유기질토

③ 액성한계를 구하기 위한 유동곡선은 함수비-낙하횟수를 대수-반대수지상에 도시한다.

④ 카올리나이트 성분이 많을수록 활성도가 감소한다.

 종류

종류 Ka(카올리나이트)   IL(일라이트)   Mo(몬모릴로나이트)
활성도 A 작음 A 중간 A 개큼

 

 

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2009 국가직7급 토질역학 13~16번 해설

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<난이도 중>

왜 난이도가 중이라고 할수도 있지만 생각보다 쉬운문제이다.

 

당장 사진만 보면 어려워 보일수도 있지만

 

굉장히 쉽다

 

문제에서 나오는 "두 지반의 시간에 따른 압밀도가 동일"= t가 같다

 

라는 것만 알아둔다면 정말 쉬운문제이다

 

 


14. 그림과 같이 옹벽의 크기와 뒷채움재의 물성치는 동일하고 지하수 수조건이 다른 경우 수압을 포함한 옹벽에 작용하는 전체토압의 크기를 순서대로 나열한 것은?

>>>>

>>>>

>>>>

④ ㉯>㉱>㉲>㉰>㉮

 

<난이도 중>

이것을 임의의 값을 넣어서 계산하고 있었다면 난이도 중이지만

 

그냥 이것은 외우는 것이 낫다.

 

또 나올가능성이 있고 

 

외우자

 

 


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15. 연약한 점성토로 뒷채움된 5m 높이의 옹벽이 주동상태에 도달했을 때, 뒷채움재에 인장균열이 발생하면 인장균열 발생 이전에 비하여 몇 배의 주동토압이 옹벽에 작용하는가?

1.2

1.5

1.8

2.0

 

<난이도 하>

※ 인장균열 후 토압 > 인장균열 전 토압

 

 

 

 

Pa''/Pa' = 9 / 5 = 1.8

 


 

<난이도 중>

 

이런 비슷한 문제는 정말 빈출되는데 사람들은 어려워 한다 하지만 딱히 어렵지는 않다.

 

 Q=Kq x i x A = Keq x (△h/L) x A

 

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2009 국가직7급 토질역학 9~12번 해설

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정답은 3번

 

<난이도 하>

 

굉장히 쉬운 문제이다.

 

해설만ㄴ 봐도 이해가 갈거다.

 

구속응력이 같은것은 등방압축 상태이다.

 

 

정답은 4번


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11. Terzaghi는 일차원 압밀이론을 제안하였다. 이때 사용된 가정으로 옳지 않은 것은?

흙은 균질하고 완전히 포화되어 있으며 흙 입자와 물의 압축성은 무시한다.

유효응력이증가하면압축토층의간극비는반비례하여감소한다.

③ 물은 연직과 수평방향으로 흐르고 흙의 압축은 연직방향으로만 발생한다.

흙 속의 물의 이동은 Darcy의 법칙을 따르며 투수계수는 압밀 전과정에 걸쳐 일정하다.

 

<난이도 하>

 

Terzaghi 1차원 압밀이론의 가정

1. 균질

2. 포화

3. 비압축성

4. Darcy 

5. 1차원 압밀

6. 1차원 흐름

 

이 가정에서 수평방향으로 흐르면 2차원이 된다.

 

따라서 답은 3번


12. 다음 중 흙의 다짐 특성으로 옳지 않은 것은?

일반적으로 다짐에너지가 클수록 흙의 최대 건조단위중량은 커진다.

② 최적함수비는 최대 건조단위중량을 나타낼 때의 함수비이며 포화도는 100%를 나타낸다.

다짐에너지가 증가할수록 최적함수비는 감소한다.

조립토의 입도분포가 양호할수록 최적함수비는 작아지고 최대 건조단위중량은 커진다.

 

 

최적함수비는 최대 건조단위중량을 나타내는 함수비는 맞으나 포화도 100%를 나타내진 않는ㄷ나.

 

포화도 100%는 영공기 간극곡선에 있는 점이다.

 

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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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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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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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