7급 국가직 토질역학 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

21년 1회차

총 25문항 · 객관식 · A4 약 1장

1 / 1

A4정답 포함← → 키 · 드래그로 넘김

7급 국가직 토질역학 기출문제모두CBT · moducbt.com

21년 1회차

총 25문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

상부와 하부의 모래층 사이에 있는 포화점토층이 90 % 압밀되는 데 소요된 시간이 1년이었다. 같은 배수조건하에서 이 점토층보다 두께가 2배, 체적변화계수가 3배, 투수계수가 4배인 포화점토지반에 2배의 하중이 재하되었을 때 90 % 압밀되는 데 필요한 시간[년]은?

정답 및 해설

두께가 2배인 지반에서 90 % 압밀에 필요한 시간은 3년이다.

압밀시간은 $t=\dfrac{T_v H^2}{c_v}$ , 압밀계수는 $c_v=\dfrac{k}{m_v\gamma_w}$ 이며, 하중 크기는 압밀시간에 영향을 주지 않는다.

배수조건이 같으므로 배수거리도 2배 → $H^2$ 는 4배
$c_v$ 는 $\dfrac{4}{3}$ 배(투수계수 4배, 체적변화계수 3배)

$t=1\times\dfrac{4}{4/3}=3\ \mathrm{yr}$

2배의 하중은 침하량에는 영향을 주지만 같은 압밀도에 이르는 시간과는 무관하다.

문제 2

그림과 같은 지층에서 수직방향 등가투수계수(k_v)에 대한 수평방향 등가투수계수(k_h)의 비(k_h / k_v)는? (단, k₁과 k₂는 각각 지층 1과 지층 2의 투수계수이다)

10.5

21.5

34.0

48.0

정답 및 해설

수평방향 등가투수계수는 수직방향의 1.5배이다.

수평 흐름은 가중평균, 수직 흐름은 조화평균으로 구한다. 그림에서 지층 1의 두께는 지층 2의 2배, 투수계수는 4배이므로 지층 2의 두께와 투수계수를 기준값으로 둔다.

$k_h = \dfrac{2H_2 \cdot 4k_2 + H_2 \cdot k_2}{3H_2} = 3k_2$
$k_v = \dfrac{3H_2}{\dfrac{2H_2}{4k_2} + \dfrac{H_2}{k_2}} = 2k_2$
$k_h / k_v = 3k_2 / 2k_2 = 1.5$

0.5는 1보다 작은 값인데, 층상 지반에서는 수평방향 등가투수계수가 항상 수직방향보다 커서 비가 1보다 작을 수 없다.
4.0은 두 층의 투수계수 비를 그대로 쓴 값이다.
8.0은 두께비와 투수계수비를 곱한 값으로 등가 개념과 무관하다.

문제 3

그림과 같이 건조한 모래(옹벽 1, 옹벽 2)와 포화된 모래(옹벽 3)로 뒤채움된 옹벽에 작용하는 주동토압(수압포함)의 합력의 크기가 가장 작은 것은? (단,

\phi

는 뒤채움 모래의 내부마찰각,

\gamma_{\mathrm{d}}

는 건조 단위중량,

\gamma_{\mathrm{sat}}

은 포화단위중량이며, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³,

\gamma_{\mathrm{d}} = 0.8\gamma_{\mathrm{sat}}

이고 Rankine 토압이론을 이용한다)

1옹벽 1

2옹벽 2

3옹벽 3

4모두 같다.

정답 및 해설

주동토압 합력이 가장 작은 것은 내부마찰각 45°의 건조한 모래로 뒤채움한 옹벽 2이다.

Rankine 주동토압 합력은 $P_a = \tfrac{1}{2}K_a\gamma H^2$ 이고, 포화 시에는 수중단위중량에 의한 토압과 정수압을 더한다. 높이가 같으므로 $\tfrac{1}{2}H^2$ 을 제외한 계수만 비교한다.

$\phi=30^\circ: K_a = 1/3,\ \phi=45^\circ: K_a = \tan^2 22.5^\circ \approx 0.172$

건조 모래 30°는 $0.8\gamma_{sat} \times 0.333 \approx 0.267\gamma_{sat}$ 로 45° 건조 모래보다 크다.
포화 모래 45°는 $0.172(\gamma_{sat}-10) + 10 = 0.172\gamma_{sat} + 8.3$ 으로, 45° 건조 모래의 $0.137\gamma_{sat}$ 보다 항상 크다. 정수압이 그대로 더해지기 때문이다.
세 경우 값이 서로 다르므로 모두 같다는 설명은 성립하지 않는다.

문제 4

그림과 같이 강우로 인하여 수위가 GL + 15 m에서 GL + 30 m로 상승하였을 때, GL − 15 m에 위치한 점 A에서의 유효수직응력의 증가량[kN/m²]은? (단, 흙의 포화단위중량

\gamma_{\mathrm{sat}}

= 20 kN/m³, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³이고, 물의 흐름은 없다고 가정한다)

2150

3300

4−150

정답 및 해설

점 A의 유효수직응력 증가량은 0이다.

지표면 위로 수위가 15 m 상승하면 A점의 전응력과 간극수압이 똑같이 증가한다. 물의 흐름이 없으므로 유효응력은 지표 위 수위와 무관하다.

$\Delta\sigma = 15 \times 10 = 150\ \mathrm{kN/m^2}$
$\Delta u = 15 \times 10 = 150\ \mathrm{kN/m^2}$
$\Delta\sigma' = 150 - 150 = 0$

150은 전응력(또는 간극수압) 증가량만 본 값이다.
300은 전응력 증가량과 간극수압 증가량을 서로 더한 값이다.
−150은 간극수압 증가만 반영하고 전응력 증가를 빠뜨린 값이다.

문제 5

그림과 같이 높이 6 m의 옹벽 뒤채움 흙이 습윤상태에서 포화상태로 될 때 옹벽에 작용하는 주동토압(수압포함) 합력의 증가량[kN/m]은? (단, Rankine 토압이론을 이용하고,

\gamma_{\mathrm{t}}

는 습윤단위중량,

\gamma_{\mathrm{sat}}

은 포화단위중량,

\phi

는 내부마찰각, c는 점착력이며, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³이다)

154

2108

3132

4240

정답 및 해설

합력 증가량은 132 kN/m이다.

$\phi=30^\circ$ 이므로 $K_a = 1/3$ 이다. 포화상태에서는 수중단위중량에 의한 토압 + 정수압으로 계산한다.

습윤상태: $P_1 = \tfrac{1}{2} \times \tfrac{1}{3} \times 18 \times 6^2 = 108\ \mathrm{kN/m}$
포화상태: $P_2 = \tfrac{1}{2} \times \tfrac{1}{3} \times (20-10) \times 6^2 + \tfrac{1}{2} \times 10 \times 6^2 = 60 + 180 = 240\ \mathrm{kN/m}$
증가량: $240 - 108 = 132\ \mathrm{kN/m}$

54는 습윤상태 합력의 절반에 해당하는 값으로, 두 상태의 합력을 각각 구해 빼면 나오지 않는다.
108은 습윤상태의 합력 자체이다.
240은 포화상태의 합력 자체로, 증가량이 아니다.

문제 6

A와 B의 두 가지 흙시료에 대한 기본 물성치 시험결과가 다음과 같을 때 두 시료 물성치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

물성치	A 시료	B 시료
액성한계	0.62	0.34
소성한계	0.26	0.19
함수비	0.38	0.25
비중	2.72	2.67
포화도	1.00	1.00

1A 시료의 소성지수가 B 시료의 소성지수보다 크다.

2A 시료의 건조단위중량이 B 시료의 건조단위중량보다 작다.

3A 시료의 습윤단위중량이 B 시료의 습윤단위중량보다 크다.

4A 시료의 간극비가 B 시료의 간극비보다 크다.

정답 및 해설

포화된 두 시료를 계산하면 A 시료의 습윤(포화)단위중량이 오히려 더 작으므로 A가 크다는 설명이 옳지 않다.

포화도가 1이므로 $e=wG_s$ , $\gamma_d=\dfrac{G_s}{1+e}\gamma_w$ , $\gamma_{sat}=\dfrac{G_s+e}{1+e}\gamma_w$ 를 쓴다.

A: $e=0.38\times2.72=1.03$ , $\gamma_d\approx1.34\gamma_w$ , $\gamma_{sat}\approx1.85\gamma_w$
B: $e=0.25\times2.67=0.67$ , $\gamma_d\approx1.60\gamma_w$ , $\gamma_{sat}\approx2.00\gamma_w$

소성지수는 A가 0.36, B가 0.15로 A가 크다 — 옳다.
건조단위중량은 A가 B보다 작다 — 옳다.
간극비는 A가 약 1.03으로 B의 약 0.67보다 크다 — 옳다.

문제 7

그림과 같이 물이 모래층을 통과하여 아래쪽으로 흐를 때, A점에서의 전응력, 간극수압, 유효응력은? (단, 모래의 비중은 2.60, 간극비는 0.6, 물의 단위중량은 10 kN/m³으로 가정한다)

전응력[kN/m²]　간극수압[kN/m²]　유효응력[kN/m²]

1100　−5　105

2100　5　95

3120　−10　130

4120　10　110

정답 및 해설

A점의 전응력은 100, 간극수압은 −5, 유효응력은 105 $kN/m^{2}$ 이다.

모래의 포화단위중량은 $\gamma_{sat} = \dfrac{2.6 + 0.6}{1 + 0.6} \times 10 = 20\ \mathrm{kN/m^3}$ 이다. 하류 수면을 기준면으로 잡으면 상류 수면의 전수두는 10 m, 모래 아래 2 m 물기둥이 하류 수조와 정수압으로 이어져 모래 하단의 전수두는 0이므로 모래 4 m에서 10 m가 손실되어 $i = 10/4 = 2.5$ 이다.

전응력: $\sigma = 4 \times 10 + 3 \times 20 = 100$
A점 전수두: $h = 2.5 \times 1 = 2.5\ \mathrm{m}$ , 위치수두 3 m → 압력수두 $-0.5\ \mathrm{m}$
$u = -0.5 \times 10 = -5$ , $\sigma' = 100 - (-5) = 105$

간극수압 5, 유효응력 95는 부호를 반대로 잡은 것으로, 하향 침투는 유효응력을 키운다.
전응력 120 조합들은 모래 높이를 4 m 전체로 잡는 등 A점 위 흙 두께를 잘못 적용한 값이다.

문제 8

암석은 형성과정에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암으로 구분하는데, 이 중 퇴적과정을 통해 형성되는 퇴적암이 아닌 것은?

1각력암(Breccia)

2응회암(Tuff)

3석탄(Coal)

4점판암(Slate)

정답 및 해설

점판암(Slate)은 셰일·이암이 열과 압력을 받아 변한 변성암이므로 퇴적암이 아니다.

퇴적암은 쇄설물·화산분출물·유기물 등이 쌓이고 굳어 만들어진 암석이다.

각력암은 모난 자갈(각력)이 교결된 쇄설성 퇴적암이다.
응회암은 화산재가 쌓여 굳은 화산쇄설성 퇴적암이다.
석탄은 식물 유해가 퇴적·탄화된 유기적 퇴적암이다.

문제 9

간극비가 0.6인 토취장 흙으로 간극비 0.25, 체적 3,000 m³의 제방을 축조하려고 할 때 토취장에서 채취해야 할 흙의 체적[m³]은?

13,680

23,840

33,960

44,240

정답 및 해설

토취장에서 채취해야 할 흙의 체적은 3,840 m³이다.

흙입자 체적은 변하지 않으므로 체적은 (1+e)에 비례한다.

$V_1=V_2\times\dfrac{1+e_1}{1+e_2}$

$V_1=3000\times\dfrac{1.6}{1.25}=3840\ \mathrm{m^3}$

간극비 비율(0.6/0.25)을 그대로 곱하면 안 되고, 반드시 1을 더한 값의 비를 쓴다.

문제 10

점성토 다짐에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1함수비가 낮은 건조측에서 다지면 면모구조를 형성하게 된다.

2소성이 높으면 소성이 낮은 흙보다 최대건조단위중량은 작고 최적함수비는 크다.

3건조측 다짐에 비해 습윤측 다짐이 다짐에너지 증가에 따른 건조단위중량 변화에 대한 영향을 크게 받는다.

4최적함수비보다 약간 큰 함수비로 다지면 투수성이 최소가 된다.

정답 및 해설

다짐에너지 증가에 따른 건조단위중량 변화는 건조측에서 크고 습윤측에서는 작으므로, 습윤측이 더 크게 영향을 받는다는 설명이 옳지 않다.

습윤측에서는 다짐곡선이 영공기간극곡선에 가까워져 에너지를 늘려도 건조단위중량이 거의 늘지 않는다.

건조측 다짐은 면모구조, 습윤측 다짐은 이산구조를 만든다 — 옳다.
소성이 큰 흙일수록 최대건조단위중량은 작고 최적함수비는 크다 — 옳다.
최적함수비보다 약간 습윤측에서 다지면 투수계수가 최소가 된다 — 옳다.

문제 11

그림과 같이 지하수위가 GL − 4 m에 위치한 점성토 지반 위에 30 kN/m²의 무한 등분포하중 재하 직후, 점 A에서의 유효수직응력[kN/m²]은? (단, 습윤단위중량

\gamma_{\mathrm{t}}

= 15 kN/m³, 포화단위중량

\gamma_{\mathrm{sat}}

= 20 kN/m³, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³이며, 비배수상태로 가정한다)

180

2100

3110

4130

정답 및 해설

점 A의 유효수직응력은 80 $kN/m^{2}$ 이다.

포화 점성토에 하중을 가한 직후(비배수)에는 증가한 전응력을 과잉간극수압이 전부 받으므로 유효응력은 재하 전과 같다.

$\sigma' = 15 \times 4 + (20 - 10) \times 2 = 60 + 20 = 80\ \mathrm{kN/m^2}$

100은 지하수위 아래를 수중단위중량이 아닌 포화단위중량으로 계산한 전응력 값이다.
110은 재하하중 30을 유효응력에 더한 값으로, 압밀 완료 후에 해당한다.
130은 위 두 오류가 겹친 값이다.

문제 12

비탈면의 안전율을 증가시키는 방법으로 옳지 않은 것은?

1비탈면 기울기 증가

2옹벽 설치

3소일네일링

4억지말뚝 설치

정답 및 해설

비탈면 기울기를 증가시키면 활동력이 커져 안전율이 오히려 감소하므로 옳지 않다.

안전율은 저항력을 키우거나 활동력을 줄여 높이며, 기울기를 완만하게 하는 것이 활동력 감소 대책이다.

옹벽 설치는 비탈면 하부에서 저항력을 더하는 억지 공법이다.
소일네일링은 보강재를 삽입해 지반의 전단저항을 키운다.
억지말뚝은 활동면을 관통해 활동하중을 부담하는 억지 공법이다.

문제 13

액상화(liquefaction) 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1지진과 같은 매우 강한 진동하중에 의해 발생한다.

2진동으로 인해 흙의 유효응력이 0이 되어 마치 액체처럼 거동하는 현상을 의미한다.

3모래지반 내 과잉간극수압의 소산으로 인해 발생하는 현상이다.

4액상화 방지를 위해서는 지층의 간극비를 한계간극비보다 작도록 개량해야 한다.

정답 및 해설

액상화는 과잉간극수압의 소산이 아니라 과잉간극수압의 누적(상승)으로 발생하므로 옳지 않다.

반복 진동으로 느슨한 포화 모래의 간극수압이 상승해 유효응력이 0에 이르면 전단강도를 잃는다.

지진 같은 강한 반복 진동하중이 원인이다 — 옳다.
유효응력이 0이 되어 액체처럼 거동하는 현상이다 — 옳다.
간극비를 한계간극비보다 작게(조밀하게) 하면 전단 시 팽창 경향이 되어 액상화를 방지한다 — 옳다.

문제 14

그림과 같이 지반을 3 m 굴착한 후 바닥면이 5 m × 5 m이고 자중이 5,000 kN인 구조물을 설치하였을 때, 구조물 하부에 위치한 점 A에서의 수직 전응력 증가량[kN/m²]은? (단, 지반의 습윤 단위중량

\gamma_{\mathrm{t}}

= 20 kN/m³, 포화단위중량

\gamma_{\mathrm{sat}}

= 20 kN/m³, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³이며, 응력증분 계산은 2 : 1법을 사용한다)

132.5

235

337.5

440

정답 및 해설

점 A의 수직 전응력 증가량은 35 $kN/m^{2}$ 이다.

굴착으로 제거된 흙의 무게를 빼서 순하중을 구한 뒤 2:1법으로 분산시킨다. 기초 바닥에서 A까지 깊이는 5 m이므로 분산 면적은 $(5+5) \times (5+5) = 100\ \mathrm{m^2}$ 이다.

제거된 흙 무게: $(2 \times 20 + 1 \times 20) \times 25 = 1500\ \mathrm{kN}$
순하중: $5000 - 1500 = 3500\ \mathrm{kN}$
$\Delta\sigma = 3500 / 100 = 35\ \mathrm{kN/m^2}$

40은 지하수위 위 2 m 흙의 무게만 빼고 아래 1 m를 빠뜨린 값이다.
37.5는 지하수위 아래 흙을 수중단위중량으로 뺀 값으로, 전응력 증가량에는 포화단위중량을 써야 한다.
32.5는 제거 하중을 과대하게 잡은 값으로 2:1법 계산과 맞지 않는다.

문제 15

투수계수가 1 × 10^-4 m/sec인 옹벽 배면 지반 내 유선망이 그림과 같을 때, 배수재로 침투되는 유량[m³/sec/m]은?

15.0 × 10^-4

26.0 × 10^-4

37.2 × 10^-4

48.4 × 10^-4

정답 및 해설

배수재로 침투되는 유량은 6.0 × $10^{-4}$ $m^{3}/sec/m$ 이다.

유선망 유량식 $q = kH\dfrac{N_f}{N_d}$ 를 쓴다. 그림에는 유선과 등수두선이 각각 5개씩 그려져 있어 유로 수와 등수두면 수가 모두 6이고, 전수두차는 지하수위 높이 6 m이다.

$q = 1 \times 10^{-4} \times 6 \times \dfrac{6}{6} = 6.0 \times 10^{-4}\ \mathrm{m^3/sec/m}$

5.0 × $10^{-4}$ 는 유로 수를 경계 하나 빠뜨려 5로 센 경우의 값이다.
7.2 × $10^{-4}$ 는 등수두면 수를 5로 센 경우의 값이다.
8.4 × $10^{-4}$ 는 유로 수를 7, 등수두면 수를 5로 잘못 센 비(7/5)에 해당하는 값이다.

문제 16

앵커나 버팀보로 지지되는 토류벽에 작용하는 토압분포가 옹벽에 작용하는 Rankine, Coulomb 토압분포와 다른 주된 이유는?

1다일러턴시(dilatancy) − 벽체 변형에 따른 배면지반의 부피팽창

2리칭(leaching) − 배면지반의 부착력 저하

3틱소트로피(thixotropy) − 벽체 변형 후 시간에 따른 배면지반의 강도회복

4아칭(arching) − 벽체 변형에 따른 토압재분배

정답 및 해설

버팀 토류벽의 토압분포가 다른 주된 이유는 아칭(arching)에 의한 토압재분배이다.

버팀보·앵커로 지지된 벽은 상부 변위가 구속되고 중간·하부만 변형하므로, 흙이 덜 변형된 지지점 쪽으로 하중이 옮겨가 사다리꼴·직사각형 형태의 경험토압분포가 된다.

다일러턴시는 전단 시 흙의 체적변화로 토압분포 차이의 주원인이 아니다.
리칭은 해성점토에서 염분이 용탈되어 강도가 떨어지는 현상이다.
틱소트로피는 교란된 점토가 시간이 지나며 강도를 회복하는 현상이다.

문제 17

두께가 10 m인 포화점토층에서 1 m의 1차 압밀침하량이 발생하였을 때의 함수비[%]는? (단, 점토층의 비중은 2.5, 초기 함수비는 40 %이다)

132

236

340

448

정답 및 해설

압밀 후 함수비는 32 %이다.

포화점토이므로 $e_0=wG_s=0.40\times2.5=1.0$

$\dfrac{\Delta H}{H}=\dfrac{\Delta e}{1+e_0}$ → $\dfrac{1}{10}=\dfrac{\Delta e}{2.0}$ → $\Delta e=0.2$

$e_1=0.8$ , 포화 유지이므로 $w=\dfrac{e_1}{G_s}=\dfrac{0.8}{2.5}=0.32$

초기 함수비에 침하비 10 %를 그대로 비례 적용하면 36 %가 되어 틀린다 — 간극비 변화로 환산해야 한다.

문제 18

사질토의 첨두내부마찰각(

\phi_{\mathrm{p}}

)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1조밀한 사질토에서 구속압이 커질수록

\phi_{\mathrm{p}}

는 커진다.

2상대밀도가 커질수록

\phi_{\mathrm{p}}

는 커진다.

3일반적으로 흙입자가 원형에 가까울수록

\phi_{\mathrm{p}}

는 작아진다.

4일반적으로 삼축압축시험으로부터 구한

\phi_{\mathrm{p}}

는 직접전단시험으로부터 구한

\phi_{\mathrm{p}}

보다 작다.

정답 및 해설

조밀한 사질토는 구속압이 커질수록 다일러턴시(팽창)가 억제되어 첨두내부마찰각이 작아지므로 옳지 않다.

첨두강도는 입자 간 마찰에 체적팽창 기여분이 더해진 값이어서, 팽창을 막는 높은 구속압에서는 감소한다.

상대밀도가 클수록 맞물림과 팽창이 커져 첨두내부마찰각이 커진다 — 옳다.
둥근 입자는 맞물림이 약해 모난 입자보다 내부마찰각이 작다 — 옳다.
평면변형 조건에 가까운 직접전단시험이 삼축압축시험보다 첨두내부마찰각을 크게 준다 — 옳다.

문제 19

그림과 같은 높이 5 m의 옹벽 배면지반에 인장균열이 발생하였을 때 옹벽에 작용하는 주동토압의 합력[kN/m]은? (단, Rankine 토압이론을 이용하고, tan(55 °) = 1.43,

\gamma_{\mathrm{t}}

는 습윤단위중량,

\phi

는 내부마찰각, c는 점착력이다)

151.5

261.5

371.5

481.5

정답 및 해설

인장균열 발생 시 주동토압 합력은 61.5 kN/m이다.

점토층은 $K_a = \tan^2(45^\circ - 10^\circ) = 1/1.43^2$ , $\sqrt{K_a} = 1/1.43$ 이다. 인장균열 깊이 $z_c = \dfrac{2c}{\gamma\sqrt{K_a}} = \dfrac{2 \times 30 \times 1.43}{18} \approx 4.8\ \mathrm{m}$ 로 점토층 두께 2 m보다 깊으므로 점토층 구간의 주동토압은 0으로 본다.

모래층( $K_a = 1/3$ )은 점토 무게를 상재하중으로 받는다.
상단: $\tfrac{1}{3} \times 36 = 12$ , 하단: $\tfrac{1}{3} \times (36 + 17 \times 3) = 29\ \mathrm{kN/m^2}$
$P_a = \dfrac{12 + 29}{2} \times 3 = 61.5\ \mathrm{kN/m}$

점토 무게를 모래층 상재하중으로 넣지 않으면 모래층 토압은 25.5에 그쳐 51.5보다도 작아진다.
71.5와 81.5는 인장균열로 토압이 0이 되는 점토층 구간에 추가 토압을 더한 값으로, 균열 깊이가 점토층 전체보다 깊어 성립하지 않는다.

문제 20

그림과 같이 피압대수층 상부 포화점토층에 널말뚝 벽체를 설치하고 굴착하려고 할 때, 히빙이 발생하지 않고 굴착할 수 있는 최대 깊이 H [m]는? (단, 물의 단위중량은 10 kN/m³이고, 히빙은 벽체와 토사 사이 마찰 및 부착의 영향을 받지 않는다고 가정한다)

정답 및 해설

히빙 없이 굴착 가능한 최대 깊이는 8 m이다.

피압대수층의 수두가 점토층 바닥에서 4 m 올라와 있으므로 바닥에 상향 수압 40 $kN/m^{2}$ 가 작용한다. 남은 점토층의 무게가 이 수압 이상이어야 바닥이 부풀어 오르지 않는다.

$20 \times (10 - H) \ge 10 \times 4$
$10 - H \ge 2 \Rightarrow H \le 8\ \mathrm{m}$

2는 남겨야 할 점토 두께를 굴착 깊이로 착각한 값이다.
4와 6은 안전 측 여유를 둔 깊이일 뿐 한계 깊이가 아니며, 대수층의 포화단위중량 18은 이 판정에 쓰이지 않는다.

문제 21

항타말뚝에 적용할 수 없는 재하시험은?

1정동재하 시험(Statnamic test)

2간편 말뚝재하시험(Simple pile load test)

3정재하 시험(Static load test)

4오스터버그셀 시험(Osterberg cell test)

정답 및 해설

오스터버그셀 시험은 재하셀을 철근망과 함께 말뚝 내부에 미리 매설해야 하므로 주로 현장타설말뚝에 쓰이며 항타말뚝에는 적용할 수 없다.

셀이 말뚝 안에서 위·아래로 양방향 하중을 가해 주면마찰력과 선단지지력을 분리 측정하는 방식이라, 타격 시공되는 기성말뚝에는 설치가 곤란하다.

정동재하시험은 말뚝 두부에서 연소가스 반력으로 하중을 가하므로 말뚝 종류와 무관하다.
간편 말뚝재하시험은 선단에 재하 장치를 붙여 관입시키는 방식으로 강관 항타말뚝에도 쓰인다.
정재하시험은 두부에 사하중·반력말뚝으로 하중을 가하는 기본 시험으로 모든 말뚝에 적용된다.

문제 22

삼축압축 전단시험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1점토의 내부마찰각을 구하기 위해 압밀비배수(CU) 삼축압축시험과 압밀배수(CD) 삼축압축시험 모두 사용 가능하다.

2사질토의 내부마찰각은 일반적으로 압밀배수(CD) 삼축압축시험을 수행하여 결정한다.

3정규압밀점토를 대상으로 압밀배수(CD) 삼축압축시험을 실시할 경우 점착력은 일반적으로 0으로 측정된다.

4암석시료의 길이/지름의 비가 작아질수록, 일축압축강도(구속압 = 0)는 증가하고 점차 취성파괴 모드로 바뀌게 된다.

정답 및 해설

암석시료의 길이/지름 비가 작아지면 단부 마찰 구속효과로 일축압축강도는 증가하지만 파괴는 연성적으로 바뀌므로, 취성파괴로 바뀐다는 설명이 옳지 않다.

짧은 시료일수록 가압판의 마찰이 측방 구속처럼 작용해 구속압이 있는 것과 비슷한 거동을 보인다.

간극수압을 측정한 압밀비배수시험과 압밀배수시험 모두 점토의 유효 내부마찰각을 구할 수 있다 — 옳다.
사질토는 투수성이 커서 배수 조건인 압밀배수시험으로 내부마찰각을 정한다 — 옳다.
정규압밀점토의 압밀배수시험에서 점착력은 일반적으로 0이다 — 옳다.

문제 23

직경 0.4 m, 길이 10 m의 폐단 외말뚝을 이용하여 무리말뚝 기초를 점토층에 설치하려고 한다. 심도별 비배수 전단강도 시험결과가 다음과 같을 때, 안전율 3을 적용하여 1,800 kN의 상부하중을 지지하기 위해 필요한 외말뚝의 최소 개수는? (단, 극한선단지지력은 Meyerhof의 지지력 공식, 극한주면마찰력은

\alpha

방법을 적용하며, 선단 지지력계수 N_c = 9, 주면마찰력에 대한 부착력계수

\alpha

= 0.5, 무리말뚝효율

\eta

= 1이며, 원주율 = 3으로 가정한다)

심도(m)	비배수전단강도[kN/m²]
0	70
2.5	90
5.0	90
7.5	100
10.0	100
12.5	120

312

416

정답 및 해설

외말뚝 1개의 허용지지력은 약 218.5 kN이므로 필요한 최소 개수는 9개이다.

선단지지력: $A_p=\dfrac{3\times0.4^2}{4}=0.12\ \mathrm{m^2}$
$Q_p=9\times100\times0.12=108\ \mathrm{kN}$

주면마찰력: 0~10 m 구간별 평균 비배수전단강도 80, 90, 95, 100의 평균은 $91.25\ \mathrm{kN/m^2}$
$Q_s=0.5\times91.25\times(3\times0.4)\times10=547.5\ \mathrm{kN}$

$Q_a=\dfrac{108+547.5}{3}=218.5\ \mathrm{kN}$
$n=\dfrac{1800}{218.5}=8.24$ → 올림하여 9개

선단에는 말뚝 끝(10 m) 깊이의 전단강도를 쓰고, 12.5 m 값은 쓰지 않는다.
개수는 반올림이 아니라 올림해야 하중을 지지할 수 있다.

문제 24

그림과 같이 연약점토층 상부에 비교적 낮은 높이의 급속성토를 할 경우 기초지반 내 예상파괴면 상 임의점 P의 시간에 따른 상태변화에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1전단파괴에 대한 안전율은 성토 완료 직후 최솟값을 나타낸다.

2전단강도는 성토시공 중 일정하다.

3전단응력은 성토시공 중 증가하다가 성토 완료 후부터 일정하다.

4간극수압은 성토시공 중 감소하다가 성토 완료 후부터 일정하다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 간극수압이 성토 중 감소하다가 완료 후 일정하다는 것이다.

연약점토 위 급속성토는 비배수 재하이므로 성토가 진행될수록 과잉간극수압이 증가하고, 완료 후에는 압밀 배수로 점차 소산(감소)한다.

전단응력은 성토하중에 비례해 시공 중 증가하고 완료 후 하중이 그대로이므로 일정하다.
비배수 상태에서는 유효응력이 변하지 않아 전단강도가 시공 중 일정하고, 완료 후 압밀로 증가한다.
전단응력은 최대, 전단강도는 아직 증가 전인 성토 완료 직후에 안전율이 최소가 된다.

문제 25

이차압밀(secondary consolidation)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1이차압밀침하량 계산 시 작용된 하중의 크기는 고려하지 않는다.

2유기질 점토와 압축성이 큰 점토 지반에서는 이차압밀침하가 크게 발생한다.

3이차압축지수는

e-\log p

곡선에서 직선부의 기울기이다.

4조립토에서는 일반적으로 이차압밀을 무시할 수 있다.

정답 및 해설

이차압축지수는 간극비-시간(로그) 곡선의 직선부 기울기이므로, 간극비-압력(로그) 곡선이라는 설명이 옳지 않다.

간극비-압력(로그) 곡선의 처녀압축 직선부 기울기는 압축지수이다.

$C_\alpha=\dfrac{\Delta e}{\log(t_2/t_1)}$

이차압밀침하량은 이차압축지수와 시간비로 계산하며 하중 크기는 직접 고려하지 않는다 — 옳다.
유기질 점토와 압축성이 큰 점토에서 이차압밀이 크다 — 옳다.
조립토는 이차압밀이 작아 일반적으로 무시한다 — 옳다.

7급 국가직 토질역학 기출문제모두CBT · moducbt.com

21년 1회차

총 25문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

정답 및 해설

두께가 2배인 지반에서 90 % 압밀에 필요한 시간은 3년이다.

압밀시간은 $t=\dfrac{T_v H^2}{c_v}$ , 압밀계수는 $c_v=\dfrac{k}{m_v\gamma_w}$ 이며, 하중 크기는 압밀시간에 영향을 주지 않는다.

배수조건이 같으므로 배수거리도 2배 → $H^2$ 는 4배
$c_v$ 는 $\dfrac{4}{3}$ 배(투수계수 4배, 체적변화계수 3배)

$t=1\times\dfrac{4}{4/3}=3\ \mathrm{yr}$

2배의 하중은 침하량에는 영향을 주지만 같은 압밀도에 이르는 시간과는 무관하다.

문제 2

10.5

21.5

34.0

48.0

정답 및 해설

수평방향 등가투수계수는 수직방향의 1.5배이다.

$k_h = \dfrac{2H_2 \cdot 4k_2 + H_2 \cdot k_2}{3H_2} = 3k_2$
$k_v = \dfrac{3H_2}{\dfrac{2H_2}{4k_2} + \dfrac{H_2}{k_2}} = 2k_2$
$k_h / k_v = 3k_2 / 2k_2 = 1.5$

0.5는 1보다 작은 값인데, 층상 지반에서는 수평방향 등가투수계수가 항상 수직방향보다 커서 비가 1보다 작을 수 없다.
4.0은 두 층의 투수계수 비를 그대로 쓴 값이다.
8.0은 두께비와 투수계수비를 곱한 값으로 등가 개념과 무관하다.

문제 3

그림과 같이 건조한 모래(옹벽 1, 옹벽 2)와 포화된 모래(옹벽 3)로 뒤채움된 옹벽에 작용하는 주동토압(수압포함)의 합력의 크기가 가장 작은 것은? (단,

\phi

는 뒤채움 모래의 내부마찰각,

\gamma_{\mathrm{d}}

는 건조 단위중량,

\gamma_{\mathrm{sat}}

은 포화단위중량이며, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³,

\gamma_{\mathrm{d}} = 0.8\gamma_{\mathrm{sat}}

이고 Rankine 토압이론을 이용한다)

1옹벽 1

2옹벽 2

3옹벽 3

4모두 같다.

정답 및 해설

주동토압 합력이 가장 작은 것은 내부마찰각 45°의 건조한 모래로 뒤채움한 옹벽 2이다.

$\phi=30^\circ: K_a = 1/3,\ \phi=45^\circ: K_a = \tan^2 22.5^\circ \approx 0.172$

건조 모래 30°는 $0.8\gamma_{sat} \times 0.333 \approx 0.267\gamma_{sat}$ 로 45° 건조 모래보다 크다.
포화 모래 45°는 $0.172(\gamma_{sat}-10) + 10 = 0.172\gamma_{sat} + 8.3$ 으로, 45° 건조 모래의 $0.137\gamma_{sat}$ 보다 항상 크다. 정수압이 그대로 더해지기 때문이다.
세 경우 값이 서로 다르므로 모두 같다는 설명은 성립하지 않는다.

문제 4

\gamma_{\mathrm{sat}}

= 20 kN/m³, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³이고, 물의 흐름은 없다고 가정한다)

2150

3300

4−150

정답 및 해설

점 A의 유효수직응력 증가량은 0이다.

지표면 위로 수위가 15 m 상승하면 A점의 전응력과 간극수압이 똑같이 증가한다. 물의 흐름이 없으므로 유효응력은 지표 위 수위와 무관하다.

$\Delta\sigma = 15 \times 10 = 150\ \mathrm{kN/m^2}$
$\Delta u = 15 \times 10 = 150\ \mathrm{kN/m^2}$
$\Delta\sigma' = 150 - 150 = 0$

150은 전응력(또는 간극수압) 증가량만 본 값이다.
300은 전응력 증가량과 간극수압 증가량을 서로 더한 값이다.
−150은 간극수압 증가만 반영하고 전응력 증가를 빠뜨린 값이다.

문제 5

\gamma_{\mathrm{t}}

는 습윤단위중량,

\gamma_{\mathrm{sat}}

은 포화단위중량,

\phi

는 내부마찰각, c는 점착력이며, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³이다)

154

2108

3132

4240

정답 및 해설

합력 증가량은 132 kN/m이다.

$\phi=30^\circ$ 이므로 $K_a = 1/3$ 이다. 포화상태에서는 수중단위중량에 의한 토압 + 정수압으로 계산한다.

54는 습윤상태 합력의 절반에 해당하는 값으로, 두 상태의 합력을 각각 구해 빼면 나오지 않는다.
108은 습윤상태의 합력 자체이다.
240은 포화상태의 합력 자체로, 증가량이 아니다.

문제 6

A와 B의 두 가지 흙시료에 대한 기본 물성치 시험결과가 다음과 같을 때 두 시료 물성치에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

물성치	A 시료	B 시료
액성한계	0.62	0.34
소성한계	0.26	0.19
함수비	0.38	0.25
비중	2.72	2.67
포화도	1.00	1.00

1A 시료의 소성지수가 B 시료의 소성지수보다 크다.

2A 시료의 건조단위중량이 B 시료의 건조단위중량보다 작다.

3A 시료의 습윤단위중량이 B 시료의 습윤단위중량보다 크다.

4A 시료의 간극비가 B 시료의 간극비보다 크다.

정답 및 해설

포화된 두 시료를 계산하면 A 시료의 습윤(포화)단위중량이 오히려 더 작으므로 A가 크다는 설명이 옳지 않다.

포화도가 1이므로 $e=wG_s$ , $\gamma_d=\dfrac{G_s}{1+e}\gamma_w$ , $\gamma_{sat}=\dfrac{G_s+e}{1+e}\gamma_w$ 를 쓴다.

A: $e=0.38\times2.72=1.03$ , $\gamma_d\approx1.34\gamma_w$ , $\gamma_{sat}\approx1.85\gamma_w$
B: $e=0.25\times2.67=0.67$ , $\gamma_d\approx1.60\gamma_w$ , $\gamma_{sat}\approx2.00\gamma_w$

소성지수는 A가 0.36, B가 0.15로 A가 크다 — 옳다.
건조단위중량은 A가 B보다 작다 — 옳다.
간극비는 A가 약 1.03으로 B의 약 0.67보다 크다 — 옳다.

문제 7

1100　−5　105

2100　5　95

3120　−10　130

4120　10　110

정답 및 해설

A점의 전응력은 100, 간극수압은 −5, 유효응력은 105 $kN/m^{2}$ 이다.

간극수압 5, 유효응력 95는 부호를 반대로 잡은 것으로, 하향 침투는 유효응력을 키운다.
전응력 120 조합들은 모래 높이를 4 m 전체로 잡는 등 A점 위 흙 두께를 잘못 적용한 값이다.

문제 8

암석은 형성과정에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암으로 구분하는데, 이 중 퇴적과정을 통해 형성되는 퇴적암이 아닌 것은?

1각력암(Breccia)

2응회암(Tuff)

3석탄(Coal)

4점판암(Slate)

정답 및 해설

점판암(Slate)은 셰일·이암이 열과 압력을 받아 변한 변성암이므로 퇴적암이 아니다.

퇴적암은 쇄설물·화산분출물·유기물 등이 쌓이고 굳어 만들어진 암석이다.

각력암은 모난 자갈(각력)이 교결된 쇄설성 퇴적암이다.
응회암은 화산재가 쌓여 굳은 화산쇄설성 퇴적암이다.
석탄은 식물 유해가 퇴적·탄화된 유기적 퇴적암이다.

문제 9

간극비가 0.6인 토취장 흙으로 간극비 0.25, 체적 3,000 m³의 제방을 축조하려고 할 때 토취장에서 채취해야 할 흙의 체적[m³]은?

13,680

23,840

33,960

44,240

정답 및 해설

토취장에서 채취해야 할 흙의 체적은 3,840 m³이다.

흙입자 체적은 변하지 않으므로 체적은 (1+e)에 비례한다.

$V_1=V_2\times\dfrac{1+e_1}{1+e_2}$

$V_1=3000\times\dfrac{1.6}{1.25}=3840\ \mathrm{m^3}$

간극비 비율(0.6/0.25)을 그대로 곱하면 안 되고, 반드시 1을 더한 값의 비를 쓴다.

문제 10

점성토 다짐에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1함수비가 낮은 건조측에서 다지면 면모구조를 형성하게 된다.

2소성이 높으면 소성이 낮은 흙보다 최대건조단위중량은 작고 최적함수비는 크다.

3건조측 다짐에 비해 습윤측 다짐이 다짐에너지 증가에 따른 건조단위중량 변화에 대한 영향을 크게 받는다.

4최적함수비보다 약간 큰 함수비로 다지면 투수성이 최소가 된다.

정답 및 해설

다짐에너지 증가에 따른 건조단위중량 변화는 건조측에서 크고 습윤측에서는 작으므로, 습윤측이 더 크게 영향을 받는다는 설명이 옳지 않다.

습윤측에서는 다짐곡선이 영공기간극곡선에 가까워져 에너지를 늘려도 건조단위중량이 거의 늘지 않는다.

건조측 다짐은 면모구조, 습윤측 다짐은 이산구조를 만든다 — 옳다.
소성이 큰 흙일수록 최대건조단위중량은 작고 최적함수비는 크다 — 옳다.
최적함수비보다 약간 습윤측에서 다지면 투수계수가 최소가 된다 — 옳다.

문제 11

\gamma_{\mathrm{t}}

= 15 kN/m³, 포화단위중량

\gamma_{\mathrm{sat}}

= 20 kN/m³, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³이며, 비배수상태로 가정한다)

180

2100

3110

4130

정답 및 해설

점 A의 유효수직응력은 80 $kN/m^{2}$ 이다.

포화 점성토에 하중을 가한 직후(비배수)에는 증가한 전응력을 과잉간극수압이 전부 받으므로 유효응력은 재하 전과 같다.

$\sigma' = 15 \times 4 + (20 - 10) \times 2 = 60 + 20 = 80\ \mathrm{kN/m^2}$

100은 지하수위 아래를 수중단위중량이 아닌 포화단위중량으로 계산한 전응력 값이다.
110은 재하하중 30을 유효응력에 더한 값으로, 압밀 완료 후에 해당한다.
130은 위 두 오류가 겹친 값이다.

문제 12

비탈면의 안전율을 증가시키는 방법으로 옳지 않은 것은?

1비탈면 기울기 증가

2옹벽 설치

3소일네일링

4억지말뚝 설치

정답 및 해설

비탈면 기울기를 증가시키면 활동력이 커져 안전율이 오히려 감소하므로 옳지 않다.

안전율은 저항력을 키우거나 활동력을 줄여 높이며, 기울기를 완만하게 하는 것이 활동력 감소 대책이다.

옹벽 설치는 비탈면 하부에서 저항력을 더하는 억지 공법이다.
소일네일링은 보강재를 삽입해 지반의 전단저항을 키운다.
억지말뚝은 활동면을 관통해 활동하중을 부담하는 억지 공법이다.

문제 13

액상화(liquefaction) 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1지진과 같은 매우 강한 진동하중에 의해 발생한다.

2진동으로 인해 흙의 유효응력이 0이 되어 마치 액체처럼 거동하는 현상을 의미한다.

3모래지반 내 과잉간극수압의 소산으로 인해 발생하는 현상이다.

4액상화 방지를 위해서는 지층의 간극비를 한계간극비보다 작도록 개량해야 한다.

정답 및 해설

액상화는 과잉간극수압의 소산이 아니라 과잉간극수압의 누적(상승)으로 발생하므로 옳지 않다.

반복 진동으로 느슨한 포화 모래의 간극수압이 상승해 유효응력이 0에 이르면 전단강도를 잃는다.

지진 같은 강한 반복 진동하중이 원인이다 — 옳다.
유효응력이 0이 되어 액체처럼 거동하는 현상이다 — 옳다.
간극비를 한계간극비보다 작게(조밀하게) 하면 전단 시 팽창 경향이 되어 액상화를 방지한다 — 옳다.

문제 14

\gamma_{\mathrm{t}}

= 20 kN/m³, 포화단위중량

\gamma_{\mathrm{sat}}

= 20 kN/m³, 물의 단위중량

\gamma_{\mathrm{w}}

= 10 kN/m³이며, 응력증분 계산은 2 : 1법을 사용한다)

132.5

235

337.5

440

정답 및 해설

점 A의 수직 전응력 증가량은 35 $kN/m^{2}$ 이다.

제거된 흙 무게: $(2 \times 20 + 1 \times 20) \times 25 = 1500\ \mathrm{kN}$
순하중: $5000 - 1500 = 3500\ \mathrm{kN}$
$\Delta\sigma = 3500 / 100 = 35\ \mathrm{kN/m^2}$

40은 지하수위 위 2 m 흙의 무게만 빼고 아래 1 m를 빠뜨린 값이다.
37.5는 지하수위 아래 흙을 수중단위중량으로 뺀 값으로, 전응력 증가량에는 포화단위중량을 써야 한다.
32.5는 제거 하중을 과대하게 잡은 값으로 2:1법 계산과 맞지 않는다.

문제 15

투수계수가 1 × 10^-4 m/sec인 옹벽 배면 지반 내 유선망이 그림과 같을 때, 배수재로 침투되는 유량[m³/sec/m]은?

15.0 × 10^-4

26.0 × 10^-4

37.2 × 10^-4

48.4 × 10^-4

정답 및 해설

배수재로 침투되는 유량은 6.0 × $10^{-4}$ $m^{3}/sec/m$ 이다.

$q = 1 \times 10^{-4} \times 6 \times \dfrac{6}{6} = 6.0 \times 10^{-4}\ \mathrm{m^3/sec/m}$

5.0 × $10^{-4}$ 는 유로 수를 경계 하나 빠뜨려 5로 센 경우의 값이다.
7.2 × $10^{-4}$ 는 등수두면 수를 5로 센 경우의 값이다.
8.4 × $10^{-4}$ 는 유로 수를 7, 등수두면 수를 5로 잘못 센 비(7/5)에 해당하는 값이다.

문제 16

앵커나 버팀보로 지지되는 토류벽에 작용하는 토압분포가 옹벽에 작용하는 Rankine, Coulomb 토압분포와 다른 주된 이유는?

1다일러턴시(dilatancy) − 벽체 변형에 따른 배면지반의 부피팽창

2리칭(leaching) − 배면지반의 부착력 저하

3틱소트로피(thixotropy) − 벽체 변형 후 시간에 따른 배면지반의 강도회복

4아칭(arching) − 벽체 변형에 따른 토압재분배

정답 및 해설

버팀 토류벽의 토압분포가 다른 주된 이유는 아칭(arching)에 의한 토압재분배이다.

다일러턴시는 전단 시 흙의 체적변화로 토압분포 차이의 주원인이 아니다.
리칭은 해성점토에서 염분이 용탈되어 강도가 떨어지는 현상이다.
틱소트로피는 교란된 점토가 시간이 지나며 강도를 회복하는 현상이다.

문제 17

두께가 10 m인 포화점토층에서 1 m의 1차 압밀침하량이 발생하였을 때의 함수비[%]는? (단, 점토층의 비중은 2.5, 초기 함수비는 40 %이다)

132

236

340

448

정답 및 해설

압밀 후 함수비는 32 %이다.

포화점토이므로 $e_0=wG_s=0.40\times2.5=1.0$

$\dfrac{\Delta H}{H}=\dfrac{\Delta e}{1+e_0}$ → $\dfrac{1}{10}=\dfrac{\Delta e}{2.0}$ → $\Delta e=0.2$

$e_1=0.8$ , 포화 유지이므로 $w=\dfrac{e_1}{G_s}=\dfrac{0.8}{2.5}=0.32$

초기 함수비에 침하비 10 %를 그대로 비례 적용하면 36 %가 되어 틀린다 — 간극비 변화로 환산해야 한다.

문제 18

사질토의 첨두내부마찰각(

\phi_{\mathrm{p}}

)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1조밀한 사질토에서 구속압이 커질수록

\phi_{\mathrm{p}}

는 커진다.

2상대밀도가 커질수록

\phi_{\mathrm{p}}

는 커진다.

3일반적으로 흙입자가 원형에 가까울수록

\phi_{\mathrm{p}}

는 작아진다.

4일반적으로 삼축압축시험으로부터 구한

\phi_{\mathrm{p}}

는 직접전단시험으로부터 구한

\phi_{\mathrm{p}}

보다 작다.

정답 및 해설

조밀한 사질토는 구속압이 커질수록 다일러턴시(팽창)가 억제되어 첨두내부마찰각이 작아지므로 옳지 않다.

첨두강도는 입자 간 마찰에 체적팽창 기여분이 더해진 값이어서, 팽창을 막는 높은 구속압에서는 감소한다.

상대밀도가 클수록 맞물림과 팽창이 커져 첨두내부마찰각이 커진다 — 옳다.
둥근 입자는 맞물림이 약해 모난 입자보다 내부마찰각이 작다 — 옳다.
평면변형 조건에 가까운 직접전단시험이 삼축압축시험보다 첨두내부마찰각을 크게 준다 — 옳다.

문제 19

\gamma_{\mathrm{t}}

는 습윤단위중량,

\phi

는 내부마찰각, c는 점착력이다)

151.5

261.5

371.5

481.5

정답 및 해설

인장균열 발생 시 주동토압 합력은 61.5 kN/m이다.

점토 무게를 모래층 상재하중으로 넣지 않으면 모래층 토압은 25.5에 그쳐 51.5보다도 작아진다.
71.5와 81.5는 인장균열로 토압이 0이 되는 점토층 구간에 추가 토압을 더한 값으로, 균열 깊이가 점토층 전체보다 깊어 성립하지 않는다.

문제 20

정답 및 해설

히빙 없이 굴착 가능한 최대 깊이는 8 m이다.

$20 \times (10 - H) \ge 10 \times 4$
$10 - H \ge 2 \Rightarrow H \le 8\ \mathrm{m}$

2는 남겨야 할 점토 두께를 굴착 깊이로 착각한 값이다.
4와 6은 안전 측 여유를 둔 깊이일 뿐 한계 깊이가 아니며, 대수층의 포화단위중량 18은 이 판정에 쓰이지 않는다.

문제 21

항타말뚝에 적용할 수 없는 재하시험은?

1정동재하 시험(Statnamic test)

2간편 말뚝재하시험(Simple pile load test)

3정재하 시험(Static load test)

4오스터버그셀 시험(Osterberg cell test)

정답 및 해설

오스터버그셀 시험은 재하셀을 철근망과 함께 말뚝 내부에 미리 매설해야 하므로 주로 현장타설말뚝에 쓰이며 항타말뚝에는 적용할 수 없다.

셀이 말뚝 안에서 위·아래로 양방향 하중을 가해 주면마찰력과 선단지지력을 분리 측정하는 방식이라, 타격 시공되는 기성말뚝에는 설치가 곤란하다.

정동재하시험은 말뚝 두부에서 연소가스 반력으로 하중을 가하므로 말뚝 종류와 무관하다.
간편 말뚝재하시험은 선단에 재하 장치를 붙여 관입시키는 방식으로 강관 항타말뚝에도 쓰인다.
정재하시험은 두부에 사하중·반력말뚝으로 하중을 가하는 기본 시험으로 모든 말뚝에 적용된다.

문제 22

삼축압축 전단시험에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1점토의 내부마찰각을 구하기 위해 압밀비배수(CU) 삼축압축시험과 압밀배수(CD) 삼축압축시험 모두 사용 가능하다.

2사질토의 내부마찰각은 일반적으로 압밀배수(CD) 삼축압축시험을 수행하여 결정한다.

3정규압밀점토를 대상으로 압밀배수(CD) 삼축압축시험을 실시할 경우 점착력은 일반적으로 0으로 측정된다.

4암석시료의 길이/지름의 비가 작아질수록, 일축압축강도(구속압 = 0)는 증가하고 점차 취성파괴 모드로 바뀌게 된다.

정답 및 해설

짧은 시료일수록 가압판의 마찰이 측방 구속처럼 작용해 구속압이 있는 것과 비슷한 거동을 보인다.

간극수압을 측정한 압밀비배수시험과 압밀배수시험 모두 점토의 유효 내부마찰각을 구할 수 있다 — 옳다.
사질토는 투수성이 커서 배수 조건인 압밀배수시험으로 내부마찰각을 정한다 — 옳다.
정규압밀점토의 압밀배수시험에서 점착력은 일반적으로 0이다 — 옳다.

문제 23

\alpha

방법을 적용하며, 선단 지지력계수 N_c = 9, 주면마찰력에 대한 부착력계수

\alpha

= 0.5, 무리말뚝효율

\eta

= 1이며, 원주율 = 3으로 가정한다)

심도(m)	비배수전단강도[kN/m²]
0	70
2.5	90
5.0	90
7.5	100
10.0	100
12.5	120

312

416

정답 및 해설

외말뚝 1개의 허용지지력은 약 218.5 kN이므로 필요한 최소 개수는 9개이다.

선단지지력: $A_p=\dfrac{3\times0.4^2}{4}=0.12\ \mathrm{m^2}$
$Q_p=9\times100\times0.12=108\ \mathrm{kN}$

주면마찰력: 0~10 m 구간별 평균 비배수전단강도 80, 90, 95, 100의 평균은 $91.25\ \mathrm{kN/m^2}$
$Q_s=0.5\times91.25\times(3\times0.4)\times10=547.5\ \mathrm{kN}$

$Q_a=\dfrac{108+547.5}{3}=218.5\ \mathrm{kN}$
$n=\dfrac{1800}{218.5}=8.24$ → 올림하여 9개

선단에는 말뚝 끝(10 m) 깊이의 전단강도를 쓰고, 12.5 m 값은 쓰지 않는다.
개수는 반올림이 아니라 올림해야 하중을 지지할 수 있다.

문제 24

1전단파괴에 대한 안전율은 성토 완료 직후 최솟값을 나타낸다.

2전단강도는 성토시공 중 일정하다.

3전단응력은 성토시공 중 증가하다가 성토 완료 후부터 일정하다.

4간극수압은 성토시공 중 감소하다가 성토 완료 후부터 일정하다.

정답 및 해설

옳지 않은 설명은 간극수압이 성토 중 감소하다가 완료 후 일정하다는 것이다.

연약점토 위 급속성토는 비배수 재하이므로 성토가 진행될수록 과잉간극수압이 증가하고, 완료 후에는 압밀 배수로 점차 소산(감소)한다.

전단응력은 성토하중에 비례해 시공 중 증가하고 완료 후 하중이 그대로이므로 일정하다.
비배수 상태에서는 유효응력이 변하지 않아 전단강도가 시공 중 일정하고, 완료 후 압밀로 증가한다.
전단응력은 최대, 전단강도는 아직 증가 전인 성토 완료 직후에 안전율이 최소가 된다.

문제 25

이차압밀(secondary consolidation)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1이차압밀침하량 계산 시 작용된 하중의 크기는 고려하지 않는다.

2유기질 점토와 압축성이 큰 점토 지반에서는 이차압밀침하가 크게 발생한다.

3이차압축지수는

e-\log p

곡선에서 직선부의 기울기이다.

4조립토에서는 일반적으로 이차압밀을 무시할 수 있다.

정답 및 해설

이차압축지수는 간극비-시간(로그) 곡선의 직선부 기울기이므로, 간극비-압력(로그) 곡선이라는 설명이 옳지 않다.

간극비-압력(로그) 곡선의 처녀압축 직선부 기울기는 압축지수이다.

$C_\alpha=\dfrac{\Delta e}{\log(t_2/t_1)}$

이차압밀침하량은 이차압축지수와 시간비로 계산하며 하중 크기는 직접 고려하지 않는다 — 옳다.
유기질 점토와 압축성이 큰 점토에서 이차압밀이 크다 — 옳다.
조립토는 이차압밀이 작아 일반적으로 무시한다 — 옳다.