개념 한 쪽
흙의 소성특성은 흙의 끈적임과 질겨짐, 물과의 상호작용을 통해 나타나는 물리적 성질을 말한다는 점을 중심으로 정리한다.
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출제기준 단원 「흙의 소성특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 연경도 정의 판별 | 1 | 콜로이드와 터프니스지수 관계의 옳고그름을 판정 |
| 모관현상 개념 구분 | 1 | 모관상승과 Stokes 법칙의 적용 영역을 구분 |
| 포화도 계산 | 1 | Sr×e=w×Gs 공식을 적용한 포화도 수치 계산 |
흙의 연성·경도는 흙이 무르고 단단한 정도를 나타내는 지표이며 소성지수, 액성지수, 터프니스지수 등으로 세분화하여 판정한다는 사실을 이해한다. 소성지수는 물과 섞였을 때 흙이 뭉치는 성질을 나타내고 터프니스지수는 만졌을 때의 질겨짐 정도를 나타낸다는 점을 기억한다. 재료에 따르면 콜로이드 함량이 클수록 흙은 더 끈적거리고 질겨지므로 터프니스지수는 커진다는 관계를 사용한다는 점을 명확히 한다.
모관현상은 흙의 간극을 통해 물이 올라가는 현상이며 간극 크기가 작을수록 모관상승고가 커진다는 원리를 적용한다는 점을 인지한다. 점토는 입경이 아주 작아 모관상승고가 크고, 모래나 자갈은 입경이 커서 모관상승이 적다는 구분을 활용한다는 점을 기억한다. Stokes 법칙은 입자의 침강 속도와 관련된 법칙으로 모관현상과 직접적인 관련이 없다는 구별을 명확히 한다.
흙의 포화도는 간극 중 물로 차 있는 비율을 나타내며 Sr×e = w×Gs 관계식을 통해 계산한다는 점을 숙지한다. 혼합된 흙의 함수비 계산은 각 성분의 건조중량과 물의 양을 분리하여 합산하고 비를 취하는 방식으로 처리해야 한다는 절차를 따른다. 함수비를 변경할 때는 전체 건조토 중량을 기준으로 추가하거나 제거할 물의 양을 계산한다는 방법을 적용한다.
수치 계산 문제에서는 주어진 공식에 수치 그대로 대입하여 연산하면 답을 얻는 경우가 많으므로 공식의 형태와 변수 의미를 확실히 숙지한다는 점을 강조한다. 계산 과정에서는 단위와 분모·분자의 물리적 의미를 점검하여 오입력을 방지한다는 점을 명심한다.
포화도 계산 예시는 Sr × e = w × Gs 공식을 사용하여 해결한다는 절차를 따른다. 예를 들어 함수비 w=0.30, Gs=2.70, 간극비 e=0.90이면 Sr = (0.30×2.70) ÷ 0.90 = 0.90, 즉 90%가 된다는 계산을 보인다.
혼합 함수비 계산 예시는 각 흙의 건조중량과 물의 질량을 먼저 구한 뒤 합산하여 비를 취한다는 방법을 따른다. 예를 들어 한 시료가 총중량 1200g이고 이의 함수비가 20%이며 다른 시료가 총중량 2600g에 함수비가 30%인 상태를 혼합하면 각 시료의 건조중량은 각각 1000g, 2000g이고 포함된 물의 질량은 200g, 600g이 된다. 따라서 전체 물은 800g, 전체 건조물은 3000g이 되어 혼합 함수비는 800/3000 ≈ 0.2667, 즉 약 26.7%가 된다는 계산을 제시한다.
함수비 변경을 위한 추가 물량 계산 예시는 건조토 무게를 먼저 구한 뒤 함수비 차이를 곱하는 방식이라는 공식을 적용한다는 설명을 따른다. 예를 들어 함수비 18%인 흙 500kg의 건조토 무게는 500 ÷ 1.18 ≈ 423.73kg이고 목표 함수비 24%일 때 추가할 물의 양은 423.73 × 0.06 ≈ 25.42kg이라는 산출을 제시한다.
흙의 연경도(Consistency)에 관한 사항 중 옳지 않은 것은?
정답 ② · 문항은 연경도 지표들의 특성 관계를 묻는 것으로, 소성지수는 점성이 클수록 커지는 것이 맞고 액성한계시험에서 얻어지는 유동곡선의 기울기를 유동지수로 보는 것도 적절하며 액성지수와 컨시스턴시지수는 흙의 연·경 상태 판정에 쓰인다. 터프니스지수는 콜로이드 함량이나 점성이 많을수록 값이 증가하는 지표이므로 콜로이드가 많을수록 값이 작다고 한 설명이 잘못되었다.
터프니스지수는 점토의 점성이 클수록, 즉 콜로이드 함량이 많을수록 값이 커지므로 콜로이드가 많을수록 값이 작다는 설명은 틀렸다.
흙의 모관현상에 대한 설명중 잘못된 것은?
정답 ④ · 모관현상에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제입니다. Stokes의 법칙은 침강 분석법(비중계 분석)에서 미립자의 침강 속도와 입경의 관계를 정의하는 법칙이며, 모관현상과는 직접적인 관련이 없습니다.
Stokes 법칙은 입자의 침강 속도와 관련된 법칙이며, 모관현상과는 무관하므로 관련성을 주장하는 서술이 오류다.
흙의 비중 2.70, 함수비 30%, 간극비 0.90일 때 포화도는?
정답 ② · 흙의 포화도(Sr)를 구하기 위해서는 함수비(w), 간극비(e), 흙의 비중(Gs)의 관계식인 Sr × e = w × Gs를 사용합니다. 주어진 조건을 대입하면 Sr = (w × Gs) / e 가 됩니다.
포화도 공식 Sr×e=w×Gs에 값을 대입하여 계산하면 90%가 됩니다.
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