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1[7급 국가직 토질역학] 21년 1회차
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]
문제 이미지
1
100 −5 105
2
100 5 95
3
120 −10 130
4
120 10 110
해설

A점의 전응력은 100, 간극수압은 −5, 유효응력은 105 kN/m2kN/m^{2}이다.

모래의 포화단위중량은 γsat=2.6+0.61+0.6×10=20 kN/m3\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=2.5i = 10/4 = 2.5이다.

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

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