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수조에 상방향의 침투에 의 한 수두를 측정한 결과, 그림과 같이 나타났… | [토목기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[토목기사 필기] 21년 3회차
수조에 상방향의 침투에 의 한 수두를 측정한 결과, 그림과 같이 나타났다. 이때 수조 속에 있는 흙에 발생하는 침투력을 나타낸 식은? (단, 시료의 단면적은 A, 시료의 길이는 L, 시료의 포화단위중량은 γsat, 물의 단위중량은 γwcm이다.)
문제 이미지
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△h·γw·A
2
△h·γw·(A/L)
3
△h·γsat·A
4
(γsat/γw)·A
해설

침투력은 J = Δh·γw·A로 나타낸다.

침투력은 단위체적당 침투력(i·γw)에 시료 전체의 체적을 곱한 값이다. 그림에서 수두차 Δh는 길이 L인 시료 구간을 지나면서 모두 소비되므로 동수경사는 i = Δh/L이고, 시료의 체적은 V = A·L이다.

따라서 J = i·γw·V = (Δh/L) × γw × (A·L)이 되고 L이 약분되어 J = Δh·γw·A가 남는다. 침투력의 크기는 시료 길이와 무관하고 수두차와 단면적으로만 정해진다는 뜻이다.

  • Δh·γw·(A/L)은 길이로 한 번 더 나뉘어 힘의 차원이 되지 않는다.
  • 포화단위중량 γsat이 들어간 식은 흙 전체의 중량에 관한 양이지, 흐르는 물이 흙 입자에 끌리듯 가하는 힘이 아니다.

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