문 11. 흙의 물리적 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 간극의 용적비 중 간극률은 반드시 1 이하이며, 간극비는 1 이상 또는 이하일 수 있다.

② 함수비가 서로 다른 동일한 흙은 액성한계도 서로 다르다.

③ 동일한 흙에서 건조단위중량은 항상 수중단위중량보다 크다.

④ 0.075mm보다 작은 입경의 흙은 소성지수와 액성한계로 흙 분류를 할 수 있다.

난이도 및 평가

난이도 하,  흙의 성질, 기사수준의 문제

해설

① n≤100%이며 e는 1이상 가능하다. e= Vv/Vs

② 함수비와 액성한계는 서로 다른 개념이며, 함수비가 변한다고 해서 동일한 토양의 액성한계가 변하는 것은 아니며, 액성한계는 토양의 미세구조, 입자 크기 분포, 토양 미네랄 조성 등에 의해 결정되며 함수비와는 독립적이다.

③ 건조단위중량이 토양 입자 자체의 무게를, 반면 수중단위중량이 부력을 받아 감소된 토양의 무게를 나타내기 때문

④ 0.075mm보다 작은 입자를 가진 토양은 미립 토양으로 분류되며, 플라스틱 지수와 액체 한계와 같은 성질을 사용하여 분류

문 12. 흙의 압밀에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 압밀계수 값이 크면 과잉간극수압도 빨리 소산되어 압밀속도가 커진다.

② 교란된 시료에서 구한 압축지수 값을 이용하여 현장의 압밀침하량을 예측하면 실제보다 크게 예측된다.

③ 함수비가 큰 흙은 2차 압축지수 값도 크다.

④ 1차 압밀 이후 지속하중에 의한 장기적 침하발생은 흙입자의 재배열이 주원인이다.

난이도 및 평가

난이도 중, 흙 압밀에 대한 이해 

해설

① 압밀계수는 압밀 진행 속도를 나타내는 계수로 시간-침하곡선으로부터 구하며 압밀계수는 토양에서 간극수가 얼마나 빨리 제거 될 수 있는지를 나타내는 척도이다.

② 교란된 시료Cc=0.007(WL-10)<Cc=0.009(WL-10)

③ 이차압축지수 Cα=△e/(logt2-logt1)으로 함수비가 커지면 이차압축지수가 커진다.

④ 옳은보기

13. 지중응력 변화에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 대상 등분포하중(strip load)이 지표면에 작용할 경우, 같은 깊이에서는 대상 하중의 중심선으로부터 멀어질수록 연직응력의 증가량은 점점 감소한다.

② 무한대의 등분포하중(q)이 지표면에 작용할 경우, 어느 깊이에 있는 흙이든지 입자에 작용하는 연직방향 응력의 증가량은 q값으로 동일하다.

③ 대상 등분포하중이 지표면에 작용할 경우, 특정 깊이에서 작용하는 연직응력 증가량을 모두 더하면 지표면에 작용하는 대상 하중 크기와 다르다.

④ 무한대의 등분포하중(q)이 지표면에 작용할 경우, 어느 깊이에 있는 흙이든지 입자에 작용하는 수평방향 응력의 증가량은 (K0xq)값으로 동일하다. (여기서 K0는 정지토압계수이다.)

난이도 및 평가

난이도 상, 지중응력의 이해이며 지중응력은 생각보다 7급 기출문제에 나오긴 하나 생소하고 어려운 개념이므로 이해를 잘 해야 한다.

해설

①Boussinesq’s theory에 따라 대상 등분포하중(strip load) 아래의 지표면에서 연직응력 증가량은 하중의 중심선에서의 거리에 따라 감소

②분포하중(strip load) 아래의 연직응력 증가량은

으로 대상 하중 아래의 연직응력 증가량은 대상 하중의 중심선으로부터 멀어질수록 감소하게 됩니다. 하지만 지표면의 전체 하중은 지중의 모든 연직응력 증가량의 합계와 일치해야 함

③대상 등분포하중 아래의 특정 깊이에서 연직응력 증가량을 모두 합하면 지표면의 하중과 일치해야 한다.

④옳은 보기

문 14. 그림과 같은 지반에 허용내력이 1,000kN인 말뚝을 설치했을 때, 각 지층별 허용주면마찰력과 허용선단지지력이 발생하였다. 그 후 지하수위가 ㉠에서 ㉡으로 급강하했을 때, 말뚝의 허용지지력은? (단, 정(＋) 주면마찰력과 부(－) 주면마찰력의 크기는 동일하다)

① 700kN
② 800kN
③ 1,000kN
④ 1,500kN

난이도 및 평가

난이도 극상,  말뚝의 허용지지력(선지 없을 시 기술사급 문제)

해설

<문제 메카니즘>

1. 모래층의 변화: 수위가 모래층에서 급격히 떨어지면, 그로 인해 모래층 내부의 간극수(pore water) 압력이 감소하게 됩니다. 이로 인해 모래층 내부의 입자들 사이에 압력이 증가하게 되고, 이는 기둥에 음의 마찰력(하중)을 발생시킵니다.(음의 표면 마찰 또는 드래그다운 이라고 부름)

2. 연약점토층의 변화: 수위가 연약점토층으로 내려오면, 연약점토층의 상단 부분 또한 비슷한 현상을 겪게 됩니다. 지하수가 감소하면서 포어수 압력이 줄어들고, 이로 인해 연약점토층 상단 부분에서도 기둥에 음의 마찰력이 발생하게 됩니다.

3. 풍화토층의 영향: 풍화토층은 처음부터 수위 아래에 있었기 때문에, 지하수 수위의 급격한 변화에 영향을 받지 않습니다. 다시 말해, 풍화토층은 원래부터 그 상태에서 일정한 압력과 마찰력을 경험하고 있었으므로, 수위의 감소로 인한 추가적인 하중의 변화는 발생하지 않습니다.

<풀이>

1000 – 200 – 100 =700kN

문 15. 초기 간극비가 2.0인 18m 두께의 점토층이 압밀 후 간극비가 1.8로 감소되었다. 침하량이 75cm일 때, 지반의 평균압밀도는?

① 55.4%

② 62.5%

③ 70.0%

④ 80.0%

난이도 및 평가

난이도 하,  평균압밀도 계산(기사 수준)

해설

문 1. 흙의 동상 방지대책에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 지표의 흙을 화학약품으로 처리하여 동결온도를 내린다.

② 배수구 등을 설치하여 지하수위를 저하시킨다.

③ 모관수의 상승을 차단하기 위해 차단층을 지하수위보다 높은 위치에 설치한다.

④ 동결 깊이보다 높게 있는 흙을 세립질 흙으로 치환한다

난이도 및 평가

난이도 하,  동상방지 대책(기사수준 난이도)

해설

① 지표의 흙에 화학 약품처리(Cacl2,NaCl, MgCl2)를 하게 되면 동결온도를 낮춘다.

② 배수구 등을 설치하면 흙속에 물이 없어져 동상이 방지된다.

③ 차단층(모래, 콘크리트, 아스팔트)은 지하수위보다 높은곳에 설치해야 효과가 있다.

④ 세립질 흙은 동상에 취약한 흙이며, 동결이 어려운 재료(자갈, 쇄석, 석탄재)로 치환해야 한다.

문 2. 다짐은 역학적 에너지를 통해 흙을 조밀화시키는 것을 목적으로 한다. 다짐 후 지반에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 강도 및 지지력의 증가

② 압축성 및 침하성의 증가

③ 지반의 안정성 증가

④ 투수성 및 물의 흐름 감소

난이도 및 평가

난이도 하,  다짐의 특

해설

① 흙이 압축되면 일반적으로 강도와 지지력이 증가함

② 토양이 압축되면, 그 입자들은 더 밀접하게 압축되어 입자 사이의 공간이나 틈이 줄어듭니다.

③ 강도와 지지력이 증가하면 지반의 안정성이 증가함

④ 흙이 압축되면 공극이 작아져서 투수성이 감소하게 됨.

※ 다짐의 특성

강도‧안정성 증가: 다짐된 토양은 덜 다짐된 토양에 비해 보다 높은 내부 마찰 각과 응력 저항을 보입니다. 이는 건축물이나 도로와 같은 구조물의 부하를 지지하는 데 필요한 토양의 강도를 증가시킵니다. 이로 인해 지반의 변형이나 굴절이 줄어듭니다.

침투성 감소: 토양 입자 사이의 공간이 줄어들면서 물이 토양을 통과하는 능력, 즉 침투성이 감소합니다. 이는 원하지 않는 물의 침투나 수처리를 방지하는 데 도움이 됩니다.

압축성 감소: 흙을 다지면 그 흙의 부피 변화, 즉 압축성이 감소합니다. 이는 건축물이나 다른 구조물의 추가 부하 하에서의 토양 정착을 줄여줍니다.

공기 포화도 감소: 흙의 다짐은 토양 중의 공기 함량을 줄일 수 있습니다. 이는 토양의 열전도도를 향상시키며, 일부 상황에서는 토양의 동결-해동 주기에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

문 3. 옹벽의 안정성 검토에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 옹벽에 작용하는 모든 외력의 합력 작용점이 저판의 중앙 2/3 안에 들어오면 전도에 대하여 안정하다.

② 활동에 대한 안전율은 보통 수동토압을 무시하면 1.5를 적용한다.

③ 활동에 대하여 불안정한 것으로 판정될 경우 옹벽의 폭을 크게 하거나 저판 바닥면에 돌출부(전단키)를 설치한다.

④ 옹벽의 안정은 전도, 활동, 지지력, 전체안정성(원호활동)에 대하여 검토한다.

난이도 및 평가

난이도 중,  옹벽의 안정성 검

해설

① 모든 힘의 합력이 기초의 중간 1/3 내에 있다면 벽이 전복될 경향이 없다고 간주

※ B의 작용위치가 저판 중심사이의 거리e가 e < B/6

② 활동에 대한 안전율은 일반적으로 수동토압을 무시 시 Fs = 수평저항력/수평력 ≥ 1.5로 적용한다.

③ 전단키는 보존벽 바닥 밑에 있는 토양과의 접촉 영역을 증가시켜, 전단 강도를 향상시키며, 보존벽과 지반 사이의 전단 힘을 증가시켜 슬라이딩을 방지하는 데 도움을 준다.

④ 옳은 보기이며 암기한다.

난이도 및 평가

난이도 상,  수중무한사면의 이

해설

난이도 및 평가

난이도 중,  전단강도 계산

해설

1. 유효응력에 대한 설명으로 틀린 것은?

    ① 항상 전응력보다는 작은 값이다.

    ② 점토지반의 압밀에 관계되는 응력이다.

    ③ 건조한 지반에서는 전응력과 같은 값으로 본다.

    ④ 포화된 흙인 경우 전응력에서 간극수압을 뺀 값이다.

해설

1. 특별한 상황을 고려하지 않은 일반적인 경우에는 옳으나, 특정 조건 하에서는 잘못될 수 있습니다. 상향침투 같은 현상에서 간극수압이 음의 값을 가질 수 있으며, 이 경우 유효응력은 전응력보다 클 수 있습니다. 따라서, 이 설명은 상황에 따라 정확하지 않을 수 있습니다.

2. 점토지반의 압밀과정에서 유효응력은 중요한 역할을 합니다. 압밀은 유효응력의 증가로 인해 흙 속의 물이 배출되고 흙이 압축되는 과정을 의미합니다.

3. 건조한 지반에서는 간극수압이 존재하지 않으므로, 전응력과 유효응력은 같은 값으로 간주됩니다.

4. 포화된 흙에서의 유효응력은 전응력에서 간극수압을 뺀 값으로 계산됩니다. 이는 유효응력을 정의하는 기본적인 방식이다.

2.포화상태에 있는 흙의 함수비가 40%이고, 비중이 2.60이다. 이 흙의 간극비는?

    ① 0.65 ② 0.065

    ③ 1.04 ④ 1.40

해설

로 부터

주어진 함수비는 40%이므로, 소수 형태로는 0.40입니다. 비중(G)은 2.60이고, 포화도(S)는 1입니다(완전 포화 상태).

e = 0.4 x 2.6 / 1 = 1.04

3. Coulomb토압에서 옹벽배면의 지표면 경사가 수평이고, 옹벽배면 벽체의 기울기가 연직인 벽체에서 옹벽과 뒤채움 흙 사이의 벽면마찰각(δ)을 무시할 경우, Coulomb토압과 Rankine토압의 크기를 비교할 때 옳은 것은?

    ① Rankine토압이 Coulomb토압 보다 크다.

    ② Coulomb토압이 Rankine토압 보다 크다.

    ③ Rankine토압과 Coulomb토압의 크기는 항상 같다.

    ④ 주동토압은 Rankine토압이 더 크고, 수동토압은 Coulomb토압이 더 크다.

해설

Rankine 토압 이론은 특정 조건(수평 지표면, 연직 벽, 벽면 마찰 무시) 하에서 지반의 스트레스 상태를 분석하여 토압을 계산합니다. 이 이론은 주어진 조건 하에서 최대 및 최소 토압 상태(주동 토압과 수동 토압)를 예측합니다.

Coulomb 토압 이론은 벽의 기울기, 지표면 경사, 벽면 마찰각 등 더 다양한 요소를 고려할 수 있습니다. 그러나 이 경우, 벽면 마찰각을 무시하고, 지표면 경사가 수평이며 벽이 연직이라는 조건에서 Coulomb 토압 이론은 Rankine 토압 이론과 동일한 조건에서 적용됩니다.

옹벽과 뒤채움 흙 사이의 벽면 마찰각(δ)을 무시하고, 옹벽 배면의 지표면 경사가 수평이며, 벽체가 연직일 경우, Coulomb 토압 이론과 Rankine 토압 이론은 같은 결과다.

4.포화된 점토지반에 성토하중으로 어느 정도 압밀된 후 급속한 파괴가 예상될 때, 이용해야 할 강도정수를 구하는 시험은?

    ① CU-test ② UU-test

    ③ UC-test ④ CD-test

해설

1. 흙 시료를 압밀 과정 없이(즉, Consolidation 과정을 거치지 않고) 배수 없이 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 배수 조건이 허용되지 않는 급속한 하중 조건이나 파괴 상황을 모사할 때 사용됩니다. 급속한 성토 또는 파괴 시나리오에서는 UU 시험을 통해 얻은 강도정수가 가장 적합

2. 흙 시료를 압밀 과정 없이(즉, Consolidation 과정을 거치지 않고) 배수 없이 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 배수 조건이 허용되지 않는 급속한 하중 조건이나 파괴 상황을 모사할 때 사용됩니다. 급속한 성토 또는 파괴 시나리오에서는 UU 시험을 통해 얻은 강도정수가 가장 적합

3. 포화된 시료가 아닌, 일반적으로 점토가 아닌 흙에 대해 사용되는 간단한 압축 강도 시험입니다. 이 시험은 측면에서의 배수나 압력을 허용하지 않으며, 시료의 단순 압축 강도를 측정

4. 흙 시료를 먼저 압밀한 다음, 배수 조건 하에서 천천히 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 장기간에 걸친 하중 조건, 즉 배수가 가능한 상태에서 흙이 변형될 때의 강도를 평가하기 위해 사용

5. 현장 도로 토공에서 모래치환법에 의한 흙의 밀도 시험 결과 흙을 파낸 구멍의 체적과 파낸 흙의 질량은 각각 1800cm3, 3950g이었다. 이 흙의 함수비는 11.2%이고, 흙의 비중은 2.65이다. 실내시험으로부터 구한 최대건조밀도가 2.05g/cm³일 때 다짐도는?

    ① 92% ② 94%

    ③ 96% ④ 98%

해설

흙의 습윤단위중량 = 파낸 흙의 질량 / 흙을 파낸 구멍의 체적 = 3950g / 1800cm³ = 2.2g/cm³

흙의 함수비 = 11.2% = 0.112

흙의 건조단위중량 = 습윤단위중량 / (1 + 함수비) = 2.2g/cm³ / (1 + 0.112) = 1.98g/cm³

다짐도 = 현장 건조단위중량 / 최대건조단위중량 = 1.98g/cm³ / 2.05g/cm³ = 0.966

문 1. 그림과 같이 흙의 삼상체계를 표시할 때, 간극의 부피(Vv), 물만의 중량(Ww), 흙입자만의 중량(Ws)은?
(단 Wa는 공기의 중량, e는 간극비, Gs는 흙입자의 비중, w는 함수비,  γw는 물의 단위중량, Vs는 흙입자만의 부피이다.)

난이도 및 평가

난이도 하,  난이도는 낮지만 생각보다 흙의 삼상을 외우지 않는사람이 많아서 헷갈릴 수 있음

해설

문 2. 그림과 같은 미소요소에 수직응력과 전단응력이 작용하고 있다면, 발생 가능한 최소주응력 및 최대주응력은? (단, Mohr원에서 수직응력의 경우 압축력을 (＋)로, 전단응력의 경우 반시계방향을 (＋)로 표시하며, 단위는 kN/m²이다)

난이도 및 평가

난이도 중,  공식만 외우면 풀기쉬운 문제이기도 하지만 사분면 상에 좌표계로 풀는 방법도 알고 있어야 한다.

해설

문 3. 포화된 점성토의 압밀비배수 삼축압축시험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 전응력과 유효응력의 파괴포락선은 동일하지 않다.
② 파괴 시 간극수압을 측정할 수 있다.
③ 전단과정에서 시료의 체적변화가 발생한다.
④ 전응력 Mohr원과 유효응력 Mohr원의 크기는 같다.

난이도 및 평가

난이도 , 

해설

① 과잉간극수압이 발생하기 때문에 전응력과 유효응력의 파괴포락선은 다르다.
② 축차응력이 발생하면 과잉간극수압이 발생하고 파괴 시 간극수압을 측정할 수 있다.
③ 축차응력발생 시 전단응력이 발생하나 비배수 상태기 때문에 체적변화는 없다.
④ 간극수압으로 인하여 수직응력의 좌표가 변할뿐이지 모어원 크기는 같다.

문 4. Terzaghi의 1차원 압밀이론에 사용된 가정조건으로 옳지 않은 것은?

① 흙은 완전히 포화되어 있다.
② 흙입자는 압축성이다.
③ Darcy의 법칙이 성립된다.
④ 물은 비압축성이다.

난이도 및 평가

난이도 하,  기사수준에서 자주나오는 문제이며 해설을 외우면 아주 편하다.

해설

Terzaghi 1차원 압밀이론 가정

흙은 균질하며 균등하다

흙은 완전히 포화되어 있다.

흙입자와 물은 비압축성

물은 연직방향으로만 흐르고 흐름방향으로 압밀

Darcy법칙을 따름

문 5. 두께가 2cm인 점토시료에 대해 상재압 20kN/m²으로 일면배수 실내압밀시험을 실시하였을 때, 10분 경과 후 평균과잉간극수압이 12kN/m ² 이 되었다. 동일한 점토로 구성된 4m 두께의 점토층이 양면배수조건에서 40% 압밀되는 데 소요되는 시간은?
(단, 압밀도 40%와 60%에 대한 시간계수 Tv는 각각 0.13과 0.29이다)

① 500분 ② 25,000분 ③ 100,000분 ④ 400,000분

난이도 및 평가

난이도 하,  공식만 알고있으면 쉽게 푸는 문제이다.

해설