개념 한 쪽
흙의 분류와 지표(실트·예민비·아터버그 한계), 전단강도 계산, 백호 굴삭량 계산이 이 세트의 물음 축이다.
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실트입니다. 동상은 모세관 현상으로 물이 얼음층으로 이동하며 생기는데, 입자가 커서 물 이동이 어려운 자갈·모래와 모세관 현상이 약한 점토 사이에서 물 이동이 활발한 실트가 가장 취약합니다.
출제기준 단원 「토공기계의 종류 및 선정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 고지 굴착 적합 기계 고르기 | 1 | 지반보다 높은 곳 굴착에 적합한 기계 |
| 협소·수중·연약 지반 적합 기계 식별 | 1 | 협소·수중 또는 연약 지반에서 적합한 장비 |
| 중장거리 굴삭·운반·포설 기계 식별 | 1 | 굴삭·운반·포설을 겸하는 중장거리용 기계 |
흙의 종류는 입자 크기와 끈기로 가른다. 실트는 알의 크기가 모래보다 작고 육안으로 헤아릴 수 없으나 대체로 모래와 같고 알은 구형에 가깝고 끈기가 없는 흙이다. 점토는 끈기가 강하고 모래는 육안 식별이 가능해 실트와 구분된다. 동상에 노출되기 가장 쉬운 흙도 실트다. 동상은 모세관 현상에 의한 물의 이동과 얼음층의 성장으로 생기는데, 자갈·모래는 입자가 커 물 이동이 어렵고 점토는 모세관 현상이 약해 동상 발생이 적으며, 물 이동과 모세관 현상이 활발한 실트가 가장 취약하다.
토질 지표는 정의로 묻는다. 예민비는 자연상태 강도를 이긴상태(교란된 상태) 강도로 나눈 값으로, 자연 강도 10kgf/cm²·이긴 강도 2kgf/cm²이면 예민비는 10÷2=5다. 예민비는 흙의 구조적 강도 저하 비율이지 함수비로 표현되는 것이 아니다. 소성한계는 흙이 소성(반죽) 상태에서 파쇄(마른 흙) 상태로 전환되는 함수비 경계로, 흙 속 수분이 거의 없고 바삭바삭한 상태의 정도는 소성한계시험으로 알아본다. 액성한계는 흐르기 시작하는 경계이고 함수비시험은 물의 함량을 잰다.
계산 문제는 공식 적용이 핵심이다. 사면의 전단강도는 τ=C+σtanø로 구한다. 수직응력 0.2MPa, 점착력 0.05MPa, 내부마찰각 20°이면 tan20°≈0.364를 대입해 0.05+0.2×0.364≈0.12MPa다. 백호의 단위시간당 굴삭량은 버켓용량×굴삭계수×(3600÷사이클타임)×작업효율을 기본 곱셈으로 계산하고, 굴삭토의 용적변화계수 처리에 따라 값이 달라진다. 버켓용량 0.5m³·사이클타임 20초·작업효율 0.9·굴삭계수 0.7이면 0.5×0.7×180×0.9=56.7m³이고, 용적변화계수 1.25를 곱하면 70.9m³, 나누면 45.36m³가 된다.
출제 패턴은 ① 동상에 가장 취약한 흙(실트), ② 모래보다 작고 끈기 없는 구형 입자의 흙(실트), ③ 바삭바삭한 상태를 보는 시험(소성한계시험), ④ 예민비 계산(자연 강도÷이긴 강도=5), ⑤ 지반 성질 설명으로 옳지 않은 것(예민비를 함수비로 표현), ⑥ 전단강도 계산(τ=C+σtanø≈0.12MPa), ⑦ 백호 단위시간당 굴삭량 계산이다. 「실트=작고 끈기 없음+동상 취약」, 「예민비=자연÷이긴」이 이 세트의 기준선이다.
수직굴착, 수중굴착 등 일반적으로 협소한 장소의 굴착, 자갈 등의 적재에 적합한 기계는?
정답 ③ · 수직굴착, 수중굴착 등 협소한 장소의 굴착과 자갈 적재에 적합한 건설기계를 고르는 문제이다. 클램셸은 두 조의 겹껍질 모양 버킷을 붙여 벌렸다 닫으며 흙을 파내리는 기계로, 깊은 수직 구덩이 굴착, 수중 굴착, 자갈이나 점성토처럼 붙지 않는 흙의 굴착·적재에 적합하다.
협소 장소의 수직 굴착 및 자갈 적재에는 클램셸이 가장 적합하다.
다음의 토공기계 중 지반보다 높은 곳의 굴착에 접학한 것은?
정답 ④ · 토공기계 중 지반보다 높은 곳의 굴착에 적합한 기계를 고르는 문제이다. 파워쇼벨은 강력한 힘으로 절토사면이나 지반 위에서 아래를 향해 흙을 파서 퍼 올리는 방식이므로 지반보다 높은 곳에서 굴착할 때 유리하다.
파워쇼벨은 굴착기가 지면 아래를 파내어 흙을 퍼 올리는 방식이므로, 지반보다 높은 곳이나 깊은 구덩이 굴착에 적합하다.
토공사용 기계로서 흙을 깍으면서 동시에 기체내에 담아 운반하고 깔기작업을 겸할 수 있으며, 작업거리는 100~1500m 정도의 중장거리용으로 쓰이는 것은?
정답 ③ · 흙을 깎고 적재하며 운반과 깔기 작업까지 겸할 수 있는 중장거리용 토공 기계를 묻는 문제이다. 캐리올 스크레이퍼는 커터로 흙을 깎아 본체의 바닥판에 적재하고 운반하여 다시 흙을 깔아 평탄화하는 일련의 작업을 한 기계로 수행한다.
토사를 깎고 담고 운반하며 깔기까지 겸하는 중장거리용 기계는 캐리올 스크레이퍼이다.
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