2019 서울시 7급 토질역학 문제 해설 - 2019.10.12.

 

토질역학_7급_B형정답(2019-10-12 / 529.8KB / 1,291회)

 

토질역학_7급_D형정답(2019-10-12 / 529.6KB / 251회)

 

2019 서울시 7급 토질역학 해설 탈탈토목 (2019-10-12 / 354.2KB / 1,842회)

 

 2019년도 7급 서울특별시 지방공무원(10.12) www.탈탈토목.com Ⓑ책형 1 쪽 토질역학 -탈탈토목1 ① 2 ④ 3 ② 4 ④ 5 ③ 6 ④ 7 ① 8 ① 9 ③ 10 ① 11 ② 12 ④ 13 ③ 14 ② 15 ③ 16 ② 17 ③ 18 ④ 19 ① 20 ②  1. [출제의도] 체분석 시험결과 해석하기 주어진 결과 값을 표로 정리하면 다음과 같다. 통과 백분율 10%, 30%, 60% 일 때 흙 입자의 직경은 다음과 같다. D  mm, D  mm, D  mm 균등계수와 곡률계수는 정의에 따라 다음과 같이 계산할 수 있다. Cu  D D  mm mm   Cc  D × D D   mmmm mm     ∴D  mm, Cu  , Cc≈  2. [출제의도] 2:1 법을 이용하여 지중응력 증가량을 계산하고 지 중의 연직유효응력 계산하기 1) 하중 재하전 초기 유효응력 정수압 상태이므로 침수단위 중량을 이용하여 초기 유효응력을 계산한다. o ′  ′z  sat w z   kNm   kNm  2) 하중 재하시 유효응력 증가량(2:1법 이용) 먼저 2:1 법을 이용하여 하중 재하에 따른 지중응력 증가량 ()을 계산한다.   B zLz qB × L  m mm m kNm m × m   kNm  사질토는 투수계수가 커서 응력의 증가량()을 모두 흙 입자 가 유효응력으로 부담하므로 유효응력의 증가량(′)은 지중 응력 증가량과 같이 kNm  이다. ∴ ′  o ′ ′  kNm  kNm   kNm   3. [출제의도] 연약지반개량공법의 종류 파악하기 수험생들은 이런 문제를 맞추기 위해 공부하기 보다는 출제 빈 도가 높은 문제를 맞출수 있도록 학습방향을 잡아야 한다. 이러 한 유형의 문제를 맞추기 위해 암기량을 늘리는 것은 좋지 않은 학습방법이다. 그러나 이미 출제된 보기에 대해서는 공부가 필 요하다. 따라서 ①, ③, ④가 연약지반 개량 공법이라는 사실은 알아두어야 한다. ② RCD 공법(Reverse Circulation Drilling)은 현장 타설 말뚝을 시공하는 방법이다.  4. [출제의도] 무리말뚝의 일반적인 특성 파악하기 ① 단일 말뚝의 극한 지지력은 선단지지력과 주면마찰력의 합 이다. 타입식 말뚝이 천공식 말뚝보다 주면마찰력이 크다. 무리 말뚝은 단일 말뚝의 집합이므로 당연히 시공 방법에 영향을 받 게 된다. 또한 무리말뚝은 단일 말뚝간 간섭이 발생하기 때문에 시공순서에 영향을 받게 된다. ② 옳은 보기이다. ③ 굉장히 어려운 보기이다. 이해가 되지 않는 수험생은 그냥 암기해도 좋다. - 사질토지반에서 말뚝 기초의 선단지지력 우선 느슨한 사질토의 경우(상대밀도가 낮은 사질토) 기초 파괴 형상이 관입전단 파괴의 양상을 보이게 된다. 엄밀히 말하자면 말뚝 기초는 관입 깊이 Df 가 크기 때문에 지반의 상태와 무관 하게 관입전단 파괴를 보이는 것이 일반적이다. 체 직경(mm) 체에 남은 흙 무게 체에 남은 흙 무게비(%) 통과 백분율(%) 4.0 W=0 W/Wt=0=A 100-A=100=B 2.0 W=50 W/Wt=10=A B A=90=B 1.6 W=100 W/Wt=20=A B A=70=B 1.2 W=50 W/Wt=10=A B A=60=B 0.8 W=100 W/Wt=20=A B A=40=B 0.4 W=50 W/Wt=10=A B A=30=B 0.1 W=100 W/Wt=20=A B A=10=B 0.075 W=50 W/Wt=10=A B A=0  Wt=500 100% - 2019년도 7급 서울특별시 지방공무원(10.12) www.탈탈토목.com Ⓑ책형 2 쪽 <아래 그림은 얕은 기초이나 관입전단 파괴를 보이기 위해 첨 부하였다.> 관입 전단 파괴란 기초 하부에서만 파괴면이 발생하는 것을 의 미한다. 따라서 느슨한 사질토에서 무리말뚝을 구성하는 단일 말뚝들의 선단지지력은 파괴 면이 매우 협소하여 서로 영향을 받지 않는다. - 사질토지반에서 말뚝 기초의 주면마찰력 사질토 지반에서는 타입 공법으로 시공시 다짐 효과로 인해 극 한주면마찰력은 오히려 커진다. ∴무리말뚝에서 선단지지력은 말뚝 간의 영향을 받지 않고 주 면마찰력은 오히려 상승하므로 무리효율은 말뚝 수가 많을수록 증가할 수 있다. ④ 단일 말뚝들의 말뚝 상단이 평평하지 않아 말뚝 캡과 완전 히 일체화 되지 않았거나 말뚝 캡이 하중을 균등하게 분배하지 못하는 경우 무리말뚝의 효율이 영향을 받는다.  5. [출제의도] 현장 구조물 설치에 필요한 토공량 산정하기 1) 현장 성토체의 흙 입자 무게 산정하기 현장 성토체가 사다리꼴 이므로 부피를 계산할 수 있다. V  AL   m mm m  m  성토체 흙의 간극비를 이용하여 흙 입자만의 부피를 계산한다. e성토체  Vs Vv  Vs V Vs  Vs m  Vs   ⇒ Vs  m  2) 토취장 토공량 산정하기 흙 입자의 부피는 변화하지 않으므로 토취장에서 채취해야 하 는 흙 입자의 부피 Vs  m  이다. 토취장 흙의 간극비를 이 용하여 토공량을 산정한다. e토취장  Vs Vv  Vs V Vs   m  V m    ∴V  m   6. [출제의도] 압밀 시험의 응력 경로 이해하기 토압이란 항상 일정한 것이 아니고 횡방향 변위에 따라 3가지 로 분류 가능하다. ① 정지토압 : 횡 방향 변위가 ‘0’ 일 때 수평응력 ② 주동토압 : 횡 구속이 작아지는 방향으로 변위 발생시 인장 파괴가 발상할 때 수평응력 ③ 수동토압 : 횡 구속이 커지는 방향으로 변위 발생시 압축 파괴가 발생할 때 수평응력 압밀 시험은 시료를 압밀링에 세팅하여 진행되므로 횡 변위가 발생하지 않아 정지토압이 발현된다. 따라서 수평응력을 정지토 압계수를 이용하여 표현할 수 있고 이를 이용하여 p, q를 표현 하면 다음과 같다. v , h  Kov p   vh   vKov   vKo q   vh   vKov   vKo Ko선의 기울기 는 다음과 같다.   p q    vKo   vKo   Ko Ko  7. [출제의도] Terzaghi 극한 지지력 공식을 이용하여 얕은 기초의 극한 지지력 산정하기 줄기초를 가정한 Terzaghi 극한 지지력 공식은 다음과같다. qu  cNcDfNq  BN 2019년도 7급 서울특별시 지방공무원(10.12) www.탈탈토목.com Ⓑ책형 3 쪽 기초 형상이 정사각형이나 원일 경우에는 ,  계수를 이용하 여 기존에 극한지지력 공식을 다음과 같이 이용한다. qu  cNcqNqBN   원 1.3 0.3 정사각형 1.3 0.4 문제에서 qu  cNcqNqBN 로 수정 지지력 공식 이 주어졌지만 상기 내용을 모두 숙지해야 한다. 지하수위가 지 표와 일치하므로 단위중량은 모두 침수 단위중량 ′을 이용한 다. ∴qu  cNcqNqBN   kNm m  kNm m(∵사질토 c  )   kNm   8. [출제의도] 점토 입자의 전기적 평형 이해하기 점성토는 사질토와 달리 입자에 부착된 흡착수에 의하여 입자 구조가 영향을 받게 된다. 점성토 입자에 작용하는 힘은 다음과 같다. 인력 : 점토 입자간 면(‘-’)과 모(‘+’)의 인력 반력 : 점토 입자에 부착된 흡착수간의 반력 인력 > 반력 ⇒ 면모구조 반력 > 인력 ⇒ 이산구조   <면모구조> <이산구조> ① 점토시료가 완전히 교란되면 입자간 결합이 끊어지므로 이 산구조가 된다. 흙의 강도는 입자간 결합이 강한 면모구조가 이 산구조보다 크기 때문에 이산화되면 전단강도는 감소한다. ② 해수의 염분은 이중층수 두께를 감소시켜 점토 입자 사이의 반력이 감소하게 된다. 따라서 해수에서는 인력이 반력보다 강 해 면모화가 가속된다. ③ 이중층수 두께가 얇으면 반력이 작아지므로 인력이 반력보 다 강해 면모화되기 쉽다. ④ 건조 측에서는 물의 양이 충분하지 않아 이중층수의 두께가 얇아 점토 입자간 반력이 작다. 따라서 인력이 반력보다 강해 면모화되기 쉽다.  9. [출제의도] 1차원 흐름 해석하기 문제에서 하류 자유수면을 기준면으로 설정했으나 별도의 언급 이 없더라도 하류 자유수면을 기준면으로 설정하는 것이 해석에 용이하다. 1) A 점 전수두 해석 B 점 전수두 = 위치수두 + 압력수두 = 120cm + 0cm  = 120cm(∵자유수면 압력수두 ‘0’) C 점 전수두 = B점 전수두 = 120cm(∵물 속 전수두손실 ‘0’) D 점 전수두 = 위치수두 + 압력수두 = 0cm + 0cm E 점 전수두 = D 점 전수두 = 0cm C 점에서 E 점으로 물이 흐를 때 흙 속에서 전수두 손실은 선형적으로 발생한다. A 점은 C 와 E 의 1/3 지점이므로 A 점 의 전수두는 80cm 이다. 2) A 점 수압(uA) A 점 전수두 = 위치수두 + 압력수두 = 60cm + 압력수두  = 80cm ⇒ A 점 압력수두 = 80cm – 60cm = 20cm ⇒ uA = 압력수두 × w = kNm  3) A 점 유효응력(A′) A  w×cmsat × cm  kNm  uA  kNm  ∴A′  A uA  kNm  kNm   kNm  2019년도 7급 서울특별시 지방공무원(10.12) www.탈탈토목.com Ⓑ책형 4 쪽  10. [출제의도] 지반조사의 일반적인 특성 파악하기 ① 삼축압축시험은 현장 지반의 전단강도를 평가하기 위한 시 험이고, 압밀시험은 현장 지반의 압밀 침하량과 침하 속도를 평 가하기 위한 시험이며, 투수 시험은 현장 흙의 투수계수를 산정 하기 위한 시험이다. 그러나 스플릿 스푼을 이용하여 시료를 채 취할 경우 시료에 교란이 발생하므로 현장지반을 평가하는 시험 들에 부적합하다. ② 표준관입시험 결과는 ‘타격횟수/관입 깊이’ 로 표기한다. 50 회 이상 타격 시 샘플러가 파괴될 우려가 있으므로 타격횟수는 50 을 최대로 한다는 사실도 같이 알아두자. ③ 베인전단 시험은 현장 점성토 지반의 비배수 점착력 cu 을 산정하기 위한 시험이다. ④ 옳은 보기이다.  11. [출제의도] 시간계수와 배수거리의 관계 파악하기 1) 10m 점토 층 해석 양면 배수 조건이므로 Hdr   m  m 이다. 90% 압밀에 360일이 소요되므로 이를 시간계수로 표현하면 다음과 같다. 물 론 토질역학에서는 90% 압밀도에 도달할 때 Tv   을 암 기하여 이용하지만 문제에서는 중요하지 않다. Tv  Hdr Cvt   m  Cv일 ...① 2) 5m 점토 층 해석 양면 배수 조건이므로 Hdr   m  m 이다. 동일한 점토 층 이므로 압밀계수 Cv는 같다. Tv  Hdr Cvt   m  Cvt ...② 마찬가지로 90% 압밀도에 도달한다고 하였으므로 시간계수도 동일하다. ① = ② ;  m  Cv일   m  Cvt ∴t  일  12. [출제의도] Mohr-Coulomb 파괴 포락선과 p-q 다이아그램의 관계 파악하기 1) Mohr-coulomb 파괴 기준 : f  tan  f     ⇒ tan    , c    ⇒   , c   2) p-q 다이아그램 : q  ptana , c 와 , a 의 관계를 암기해야 한다. sin  tan, a  c× cos tan  sin  sin    a  c× cos  cos   ∴q  ptana   p   13. [출제의도] 평판재하 시험의 결과를 이용하여 얕은기초 해석하기 평판재하 시험이란 얕은 기초의 지지력과 침하량을 추정하기 위해 실시하는 원위치 시험이다. 평판재하 시험의 시험 방법은 다음과 같다. - 굴착 깊이(Df) 까지 최소직경(재하판폭의 4배) 이상 굴착한 다. - 평판의 두께는 25mm, 직경은 30~75cm 의 원형강판을 이용 한다. - 평판을 위치시키고 하중을 예상되는 극한지지력의   ~  씩 단계적으로 증가시킨다. 단, 각 단계에서 하중 재하시간은 1시간 으로 한다. - 총 침하량이 25mm 가 되거나 시험장치의 용량에 도달할 때 까지 시험을 계속한다. 1) 평판재하 시험 결과 해석하기 평판재하시험은 근입깊이 Df   인 얕은기초와 동일하다. qu  cNcqNq   BN   cNc(∵Df   ⇒ q  ,    ⇒ N  )   cNc  kNm  So  E qnetBo  Iw  mm 2019년도 7급 서울특별시 지방공무원(10.12) www.탈탈토목.com Ⓑ책형 5 쪽 2) 얕은기초 해석하기 얕은기초의 근입깊이에 대한 언급이 없어 Df   으로 간주한 다. 문제가 완벽하지 않다. 따라서 얕은기초의 극한지지력은 평 판재하시험과 동일하다. qu  cNc  kNm  안전율을 고려하여 허용지지력을 산정한다. qa  FS qu   kNm   kNm  S  E qn etB  Iw ≤ mm ⇒ So × Bo B ≤ mm ⇒ B ≤ mm× mm m  m Qa  qaB  ≤ kNm m   kN ∴Qamax   평판재하 시험 결과를 이용하여 실제 기초의 지지력과 침하량 을 산정하는 공식을 암기하면 편리하다. qo , So : 평판재하 시험 시 극한지지력, 침하량 qu , S : 실제 기초의 극한지지력, 침하량 사질토 지반 점성토 지반(  ) 극한 지지력 qu  qo × BoB qu  qo 즉시 침하량 S SoB Bo B   S  SoBoB  14. [출제의도] 교란, 불교란 시료의 특징 파악하기 시료 A : qu불교란  kNm  시료 B : qu교란  kNm  ㄱ. 예민비 St  qu교란 qu불교란   knm  kNm    ㄴ. 예민비 ‘8’ 이상인 점토를 ‘quick clay’ 로 분류한다. ㄷ. 일축 압축시험에 대한 모어원을 그리면 다음과 같다. CuB   qu교란   kNm   kNm  교란된 점토가 시간이 지남에 따라 일축압축강도를 회복하는 경향을 ‘틱소트로피 현상’ 이라고 한다.  15. [출제의도] 유선망 해석하기 유선망 해석에서는 하류 자유수면을 기준면으로 설정하는 것이 용이하다고 하였다. 또한 유선망에서는 하류 자유수면과 상류 자유수면의 차이 5m 가 전수두 차이와 동일하다는 개념을 알아 야 한다. 전수두 손실 칸수 Nd  , 유선 칸수 Nf   하류 수면으로부터 A점의 칸수  칸 A 점 전수두 = Nd h × 칸 =  m × = m A 점 위치수두 = mm = m A 점 압력수두 = 전수두 – 위치수두 = 1m - (-13m) =14m ∴uA  w×압력수두  kNm m  kNm   16. [출제의도]    법을 이용하여 유한사면의 안전율 계산하기 2019년도 7급 서울특별시 지방공무원(10.12) www.탈탈토목.com Ⓑ책형 6 쪽 1) 외력 모멘트 Md W  mg  kNm Wh  mg  kNm  kNm Md  W × mWh × m   kNmmkNm  kN∙mm 2) 저항 모멘트 Mr Mr  f × LR  tan  LR  cuLR(∵  )  kPamm  kN∙mm ∴FS Md Mr  kN∙mm kN∙mm    17. [출제의도] 옹벽의 활동에 대한 안전율 평가하기 1) 외력(주동토압) 뒷채움 흙이 물에 침수되었으므로 주동토압 계산시 흙 입자가 받는 유효응력과 수압을 나누어 계산한다. Ka  sin sin  sin sin    F    Ka′HH      kNm m   kNm F    wHH    kNm m   kNm F  F F  kNmkNm  kNm 2) 저항력(마찰력) W  concV  kNm m× m  kNm R  W FS 외력 저항력  F R  kNm kNm   ∴    18. [출제의도] 정규압밀점토의 압밀 비배수 시험 해석하기   kPa,    d  kPakPa  kPa sin′  sin     ′  ′    ′  ′    ′  ′  ′  ′    u u  u u    u     kPakPau kPakPa    ∴u  kPa  19. [출제의도] 인장균열 깊이 계산하기 인장균열은 주동토압이 ‘0’ 이 되는 지점까지 발생한다. 주어진 옹벽은 상재하중이 있으므로 이를 고려하여 주동토압을 표현하 면 다음과 같다. Ka  sin sin    a  KazqcKa     kNm  × zkNm kNm         kNm  × zkNm kNm       kNm  × zkNm kNm   ∴z  m 2019년도 7급 서울특별시 지방공무원(10.12) www.탈탈토목.com Ⓑ책형 7 쪽  20. [출제의도] 삼상관계를 이용하여 단위중량을 표현하고 유효응력 계산하기 삼상관계를 이용하여 단위중량을 표현하면 다음과 같다. sat  e Gs ew  Gs Gs Gsw (∵Se  Gs ,S  ⇒ e  Gs)    × kNm   kNm    sat × m  kNm m  kNm  u  w×피에조메타높이  kNm m  kNm  ∴′  u  kNm  kNm   kNm 