2018년 5급 공채 기술 2차 토질역학

문제 5개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (15점)

다음 표는 어떤 흙 300g에 대한 체분석 시험 결과이다. 물음에 답하시오. (총 15점)

체번호	체눈크기(mm)	잔류량(g)
4	4.75	30
10	2.00	45
20	0.85	45
40	0.425	90
60	0.250	30
140	0.106	30
200	0.074	20

(1) 균등계수와 곡률계수를 각각 계산하시오. (5점)
(2) 통일분류법으로 흙을 분류하고 그 분류 근거를 제시하시오. (10점)

제2문 (20점)

널말뚝이 설치된 터파기에서 다음과 같이 유선망이 결정되었다. 터파기 왼편에는 총무게 5,000kN의 구조물(기초 폭 8m×기초 길이 8m)이 지표면에 위치하고 있다. 물음에 답하시오. (총 20점)
[그림]
\, \gamma_{{sat}} = 21 \mathrm{kN} / \mathrm{m}^{{3}} , \, \gamma_{{w}} = 10 \, \mathrm{kN} / \mathrm{m}^{{3}} \\ \mathrm{k} = 2.5 \times 10^{{- 4}} \, \, \mathrm{cm} / \mathrm{sec}

(1) 정상 침투 조건에서 구조물 중심 아래 A위치에서의 연직방향 유효응력을 계산하시오. (단, 구조물에 의한 연직응력 증가량 계산은 2:1 방법을 적용한다) (10점)
(2) 단위 폭, 단위 시간당 투수층을 통과하는 총 유량(m³/hr)을 결정하시오. (단, 가장 아래에 위치한 유선망 요소들의 길이에 대한 폭의 비는 0.5이다) (5점)
(3) 정상 침투 상태에서 B위치와 A위치 간 압력수두의 차이(h_{{p , B}} - h_{{p , A}})를 계산하시오. (5점)

제3문 (30점)

예민비(sensitivity)가 5인 포화된 점토지반에 원형 기초를 관입하여 설치하였다. 다음 물음에 답하시오. (단, 원형 기초의 단위중량은 25kN/m³, 포화된 점토의 전체 단위중량 \gamma_{sat}＝18kN/m³, UU시험으로 얻은 비배수 전단강도(c_u)＝50kN/m², CU시험으로 얻은 유효응력에 대한 점착력(c')＝10kN/m²과 내부마찰각(φ')＝20°, 물의 단위중량은 \gamma_{{w}}＝10kN/m³이다) (총 30점)

D＝1m
0.5m
1m
점토지반

(1) 원형 기초가 삽입된 직후 지반이 완전히 교란되었을 때, 매우 빠른 속도로 기초를 상향 인발하여 제거하기 위한 총 인발력을 계산하시오. (10점)
(2) 원형 기초가 삽입된 후 오랜 시간이 경과하여 과잉간극수압이 모두 사라진 상태에서 충분히 느린 속도로 기초를 상향 인발하기 위한 총 인발력을 계산하시오. (단, K_{{0}}＝0.5이고 흙과 원형 기초 간의 마찰각은 흙의 내부 마찰각과 동일하다고 가정한다) (10점)
(3) 아래 지지력공식을 이용하여 배수 조건과 비배수 조건에서 기초의 극한지지력(q_{{u}})을 각각 계산하시오. (단, 지반은 기초 설치에 의해 교란되지 않았고 기초 주변에서 압밀침하는 없다고 가정한다) (10점)
q_{{u}} \, \, = \, \, 1.3 \, \, c \, N_{{c}} \, \, + \, \, q \, N_{{q}} \, \, + \, \, 0.3 \, \, \gamma \, B \, N_{{\gamma}}
N_{{c}} \, = ( 228 + 4.3 \phi ) / ( 40 - \phi )
N_{{q}} \, = ( 40 + 5 \phi ) / ( 40 - \phi )
N_{{\gamma}} \, = 6 \phi / ( 40 - \phi )

제4문 (20점)

그림과 같은 조건을 가지는 옹벽이 있다. 다음 물음에 답하시오. (총 20점)

10m
2m
물
느슨한 모래
\gamma_{{sat}}＝18kN/m³
\phi ' = 30 ^{\circ}
옹벽

(1) 액상화 현상에 대하여 설명하시오. (10점)
(2) 지진하중이 작용하기 전과 지진하중으로 액상화가 발생한 후의 단위 폭당 주동토압을 각각 계산하시오. (단, Rankine 토압을 적용하며 지진 시 관성력은 고려하지 않고, 물의 단위중량은 \gamma_{{w}}＝10kN/m³이다) (10점)

제5문 (15점)

원심모형실험(geotechnical centrifuge test)에 대하여 다음 물음에 답하시오. (단, g는 중력가속도이다) (총 15점)

(1) 원심모형실험의 원리를 설명하시오. (5점)
(2) 연약 점성토의 압밀 특성을 분석하기 위해 중력가속도 50g를 가하여 원심모형실험을 실시하였고, 그 결과 평균 압밀도 50%에 대한 지표면 침하는 2.5mm로 측정되었다. 만약 원심모형실험 조건과 동일한 지반 및 시공 조건에서 실규모 현장시험(prototype)을 수행했을 경우, 평균 압밀도 50%에서 예상되는 지표면 침하의 크기를 계산하시오. (4점)
(3) 50mm 높이의 성토체가 놓인 두께 200mm의 점토층에 중력가속도 100g를 가하여 원심모형실험을 실시하였고, 실험 중 점토층의 평균 압밀도가 90%에 도달하는데 15시간이 소요되었다. 만약 동일한 지반 및 시공 조건에서 실규모 현장시험(prototype)을 수행했을 경우, 평균 압밀도 90%에 도달하는 시간을 계산하시오. (단, 원심모형실험과 실규모 현장시험에서 점토층의 압밀계수는 동일하고 양면배수 조건이다) (6점)
<시간계수와 평균 압밀도 관계>
0<U<0.6:T_{v} = {\frac{\pi}{4}} U^{2}
0.6≤U<1.0:T_{{v}} = \, - 0.933 \, \log ( 1 - U ) - 0.085