2019년 5급 공채 기술 2차 토질역학
문제 4개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.
제1문 (10점)
흙속에 물이 흐를 때 다음 물음에 답하시오. (총 10점)
- (1) 공극률(porosity)이 0.35, 비중이 2.65인 모래에 대한 한계동수경사를 구하시오. (5점)
- (2) 1)과 동일한 물성값을 갖는 포화된 모래층에 상향침투가 발생하였다. 융기(heaving) 안정성을 검토하기 위해 융기 가능지역을 설정하여 측정한 전수두차는 1.85m, 융기에 대한 안전율은 2.0이었다. 이때 융기 가능지역의 두께[m]를 구하시오. (5점)
제2문 (30점)
그림과 같이 연약지반 위에 성토를 실시하였다. 다음 물음에 답하시오. (단, 지하수위 아래의 흙은 완전히 포화되었고, 수평방향 전응력 증분은 수직방향 전응력 증분의 40%, 물의 단위중량은 10kN/m3이다) (총 30점)
\Delta \sigma_{{v}}＝50 kN/m2
\Delta \sigma_{{v}}＝48 kN/m2
\Delta \sigma_{{v}}＝44 kN/m2
1.5m
2.5m
1.5m
B점
모래①
점토
모래②
암반
3m
5m
3m
\Delta \sigma_{{v}}＝48 kN/m2
\Delta \sigma_{{v}}＝44 kN/m2
1.5m
2.5m
1.5m
B점
모래①
점토
모래②
암반
3m
5m
3m
| 모래① | \gamma_{{t}}＝19kN/m3, E＝1×104kN/m2 |
| 점토 | \gamma_{{sat}}＝18.5kN/m3, eo＝0.8, 압축지수 cc＝0.2, 재압축지수 cr＝0.02, 압밀계수 cv＝(2×10－3)cm2/sec, 선행압밀하중 \, \sigma_{{p}} '＝100kN/m2 |
| 모래② | \gamma_{{sat}}＝20kN/m3, E＝5×104kN/m2 |
- (1) 하중재하직후에는 물이 빠져나가지 않았고 성토로 인하여 B점의 수직응력이 \Delta \sigma_{{v}}＝48kN/m2 상승하였다. 그리고 B점에서 측정된 피에조메타(Piezometer) 추가 상승높이는 4.5m이다. 이 점토지반의 Skempton 과잉간극수압계수 A와 B를 구하시오. (단, 이 지점의 최대 및 최소 주응력은 각각 수직과 수평방향이다) (10점)
- (2) 모래지반은 즉시(탄성)침하가 발생하고 점토지반은 압밀침하가 발생하는 것으로 가정하여 전체 토사지반의 침하량[m]을 산정하시오. (단, 응력의 증가량은 각 지층의 중앙에 작용한 값을 이용하고, 모든 침하는 1차원 침하이다) (15점)
- (3) 주어진 조건에서 점토층 평균압밀도가 90%가 될 때까지의 시간[일]을 산정하시오. (5점)
제3문 (30점)
삼축압축시험 결과는 시료가 받는 응력상태를 연속적으로 나타낸 응력경로로 나타낼 수 있다. 과압밀점토에 대한 압밀비배수(CU)시험을 실시한 전응력경로(TSP)와 유효응력경로(ESP) 결과가 그림과 같다. 다음 물음에 답하시오. (총 30점)
[그림]
[그림]
- (1) 압밀상태에서 시료에 가한 전구속응력(\sigma_{{3}})과 유효구속응력(\sigma_{{3}} ')의 크기[kPa]를 구하시오. (5점)
- (2) 시료에 가한 배압(back pressure, u_{{b}})의 크기[kPa]를 구하고, 배압의 역할에 대해 기술하시오. (10점)
- (3) 시료가 파괴되었을 때, 시료에 가해진 전최대주응력(\sigma_{{1}})과 시료에 발생한 과잉간극수압(\Delta u_{{f}})을 구하시오. (5점)
- (4) 유효응력에 대한 Mohr-Coulomb 파괴포락선의 점착력(c \, ')과 내부마찰각(\phi \, ')을 구하시오. (10점)
제4문 (30점)
균질한 포화 점성토층의 지표면에 설계하중 800kN의 정사각형 기초를 설치하고자 한다. 점성토의 포화단위중량은 19kN/m3이고, 비압밀비배수조건(UU)으로 구속압 50kPa을 가하여 삼축압축시험을 수행한 결과 축차응력 100kPa에서 전단파괴가 발생하였다. 기초지반의 비배수전단파괴에 대한 다음 물음에 답하시오. (단, 지하수위는 지표면에 위치하고, 물의 단위중량은 10kN/m3이다) (총 30점)
- (1) 설계안전율이 3인 경우, 정사각형 기초의 크기를 산정하시오. (단, 대상지반의 극한지지력(q_{{ult}}) 산정공식은 다음과 같다) (14점)q_{{ult}} = 0.867 c_{{u}} N_{{c}} + qN_{{q}} + 0.4 \gamma BN_{{\gamma}}
구분 내부마찰각 0° 15° 30° N_{{c}} 5.7 9.7 19.0 N_{{q}} 1.0 2.7 8.3 N_{{\gamma}} 0.0 0.6 4.4 - (2) 1)에서 구한 기초의 크기를 이용하여 900kN의 설계하중을 지지하기 위한 기초의 최소 근입깊이[m]를 구하시오. (단, 지반조건과 설계안전율은 1)과 동일하다) (8점)
- (3) 동일한 점성토지반의 지표면에서 0.3m×0.3m 크기의 평판재하시험을 수행할 경우 예상되는 극한지지력[kPa]을 구하시오. (4점)
- (4) 1)의 기초와 동일한 정사각형 기초를 순수한 사질토지반의 지표면 위에 설치한 경우 동일한 극한지지력이 산정되었다면, 순수한 사질토지반의 지표면에서 0.3m×0.3m 크기의 평판재하시험을 수행할 경우 예상되는 극한지지력[kPa]을 구하시오. (4점)