사용자:Gcd822/토목기사 오답노트/연약 지반

동상 현상

지배 요인 4(97-2)

• 동결온도 지속기간
• 흙의 투수성
• 모관 상승고
• 지하수위

동상현상이 일어나기 쉬운 조건 3(♣ 01-2, 03-2, 06-2)

• 동결온도 장기간 지속
• 실트질 지반
• 충분한 물의 공급(ice lens)

동상 대책

3가지(♣♣ 09-3)

• 조립의 차단층 설치
• 배수구 설치
• 동결심도 상부 흙을 동결하기 어려운 재료로 치환(자갈, 쇄석, 석탄재)
• 지표면 근처에 단열재료(석탄재, 코크스) 넣기

투수

투수계수 영향 인자(00-5, 02-2)

• 유효입경
• 물의 점성계수
• 합성 형상계수
• 공극비

지하수 흐름의 기본

♣♣♣

• 전수두 = 위치수두 + 압력수두 + 속도수두
• 흙 속의 물의 흐름은 속도가 거의 없다고 보기 때문에 속도수두 = 0
• 따라서 전수두 = 위치수두 + 압력수두
• 수두를 구할 땐 기준면 설정이 중요
• 물 층만을 통과할 땐 (전)수두손실이 없다고 본다.
• 하방향 흐름 : 정수압보다 수압 감소, 유효응력 증가
• 상방향 흐름 : 정수압보다 수압 증가, 유효응력 감소
• 상방향 흐름이든, 하방향 흐름이든, 흙을 통과하면 수두손실이 생긴다. 상향 흐름은 흙 위쪽이 전수두가 더 작고, 하향 흐름은 흙 아래쪽이 전수두가 더 작다.
• 한계동수경사 i_c : 유효응력이 0이 될 때의 동수경사. 분사현상, 보일링 현상 발생 시작. 파이핑으로 이어짐.

압력수두

피에조미터를 꽂았을 때 수압에 해당하는만큼 물기둥이 상승한다. 이 높이를 압력수두라 함.

$h_{p}={\frac {u}{\gamma _{w}}}$

위치수두

수두를 구할 때 기준면을 설정한다. 기준면으로부터 수두를 구하는 지점까지의 높이를 위치수두라 한다.

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♣05-3, 08-2, 11-3 기출 일부

오른쪽 그림에서 A점의 간극수압은?

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한칸에 2.5m로 보고 뭔가 하는건 줄 알았는데 그게 아니었음.

올바른 풀이

기준면을 잡아야 한다!!!! 하류쪽 수면을 기준면으로 하자.

물이 흙을 통과하면서 수두손실이 발생한다. 전수두가 상류에서 출발할 땐 20m임. 근데 통과하면서 손실때문에 기준면 상에선 전수두 0이 되겠지? 그럼 A점에선 0보다 큰 어떤 값일 것이다. 10칸 통과하면 20m 손실이고 전수두는 0, 8칸 통과하면? $20\times {\frac {8}{10}}=16m$ 손실이고 전수두는 4m!!

위치수두는 기준면에서부터 -5m

전수두 = 위치수두 + 압력수두

이므로 압력수두 = 전수두 - 위치수두 = 4 - ( - 5) = 9m

간극수압은 물의 단위중량 곱하면 되니까 9t/m²

어렵지 않은 문제니까 익숙해지면 잘 풀 수 있을 것이다.

K_f 선과 Mohr-Coulomb 파괴포락선의 관계

92-3, 95-3

$\tan \alpha ={\color {red}\sin }\phi$

$a=c\cos \phi$

압밀

체적 변화 계수

잘 까먹음...

18-1

체적 변화 계수(coefficient of volume compressibility; $m_{v}$)는 압력의 증가에 대한 시료 체적의 감소 비율로 시료의 높이 변화로 표시한다. 체적압축계수(coefficient of volume change), 체적 변화율이라고도 한다.

${\begin{aligned}m_{v}&={\frac {\frac {\Delta V_{v}}{V}}{\Delta P}}={\frac {\Delta V_{v}}{V}}\cdot {\frac {1}{\Delta P}}={\frac {e_{1}-e_{2}}{1+e_{0}}}\cdot {\frac {1}{P_{2}-P_{1}}}\\&={\frac {1}{1+e_{0}}}\cdot {\frac {e_{1}-e_{2}}{P_{2}-P_{1}}}\\&={\frac {a_{v}}{1+e_{0}}}\end{aligned}}$

• $a_{v}$ : 압축 계수
• $e_{0}$: 초기 간극비
• $e_{1}$: P₁에서 간극비
• e₂: P₂에서 간극비

1차 압밀 침하량

17-2, 18-3 잘 까먹음... 상대밀도 변화로 점토층 두께 변화 구하는 문제 나오는데 거기서 첫번째 식 써서 공극비랑 토층두께변화 구하는거야!!!!

${\begin{aligned}S_{c}&={\frac {\Delta e}{1+e_{0}}}H={\frac {e_{0}-e_{1}}{1+e_{0}}}H\\&=m_{v}\Delta \sigma H={\frac {a_{v}}{1+e_{0}}}\Delta \sigma \cdot H\\\end{aligned}}$

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07-3, 10-2

점토층 두께가 1.5m, 상대밀도 45% 사질토지반에서 실내 다짐시험 결과 e_max = 0.7, e_min = 0.35였다. 상대밀도 80%까지 압축을 받았을 때 토층 두께 변화량은?

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상대밀도 이용해서 공극비 구하는 것까진 잘 했다. 계산과정 생략. 구하면 e₁ = 0.5425, e₂ = 0.42 나옴.

여기서부터 공극비 정의 $e={\frac {V_{v}}{V_{s}}}={\frac {V_{v}}{V-V_{v}}}$를 써서 풀려다가 틀림. 왜냐하면 H₁은 주어졌으니 안다고 쳐도 H₂는 바뀌는데 그걸 알 수 없으니까.

올바른 풀이는 공식을 이용하는 것.

$S_{c}={\frac {\Delta e}{1+e_{1}}}H=11.91cm$

허용압밀침하량과 압밀도

06-2, 12-1

6개월 허용 압밀침하량 25mm의 의미? 6개월이 됐을 때 남은 침하량이 25mm가 되도록 하겠다는 의미!!(성토 후 6개월동안은 200 - 25 = 175mm 침하 완료)

최종침하량이 200mm라면 6개월일 때 압밀도는 ${\frac {200-25}{200}}=87.5\%$

테르자기 점증하중, 순간하중, 침하량

93-4

공사 완료기간이 120일일 때 압밀 이론에 의한 순간하중으로 보는 경우 각 일수에 따른 침하량이 표와 같다.

일수	침하량(mm)
30	14
45	24
60	30
75	34
90	37
120	39

테르자기 방법으로부터 점증하중으로 보는 경우 공사 시작 시각으로부터 60, 90, 120, 150일 각각의 침하량을 구하여라.

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뭘 생각해야되냐 하면 위에서 제시된 표는 점증하중, 공사 완료 기간이 120일일 때 순간하중으로 보는 경우의 침하량이라는 것이다.

그런데 묻고 있는 값들은 점증하중, 공사 시작 시각으로부터 60, 90, 120, 150일일 때 침하량이다! 우선 이 일수들이 순간하중으로 볼 때 얼마인지부터 구해야된다. 그래야 위의 순간하중일 때의 표를 활용한다.

반절만큼 걸리는데, 점증하중 150일은 공사 완료기간을 넘겨버리니까 120+30일로 보고 120의 반절+30일 = 60+30일로 봐야 한다.

점증하중 일수	순간하중 일수
60	30
90	45
120	60
150	60+30

문제에서 준 표는 120일 점증하중일 때, 이걸 순간하중으로 보면 침하량이 일수별로 얼마인가이다!! 그러니 우리가 만든 표에서 "점증하중 일수"가 120일 이상인 것만 "문제의 표"대로 값을 쓸 수 있고, 나머지는 선형으로 비례관계로 보고 줄여줘야 된다.

점증하중 일수	순간하중 일수	침하량(mm)	비고
60	30	$14\times {\frac {60}{120}}=7$	줄여줌
90	45	$24\times {\frac {90}{120}}=18$	줄여줌
120	60	30	그대로 값 사용 가능
150	60+30	37	그대로 값 사용 가능

일시적 배수 공법

well point(사진)

• 특징
  • 사질토, 실트질에 경제적.(88-3)
  • 저하가능 최대 수위 : 6m. 이 이상은 2단 이상 설치(92-4)
• 스크린(screen) 상단을 항상 계획고보다 1.0m 정도 아래에, 동일 레벨 상에 설치하는 이유?(99-1, 12-2) : 공기유입방지, 웰포인트에서 떨어진 곳에서 용수발생 방지.
• 타입 간격(91-3) : 1-2m

deep well(94-4, 98-2, 01-2, 04-2) : 파이프 선단에 여과기 부착. 흡입펌프로 배수

• 적용 조건
  • 투수계수 큰 사질토
  • 용수량이 많아 well point 적용 힘든 경우
  • heaving, boiling 발생 우려 있는 경우
  • 주변 건물 있는 경우

혼화제 이용 안정처리

지반안정액 종류 3가지(94-4)

• 시멘트
• fly ash
• 석회
• 아스팔트

목적(97-3)

• 흙의 개량
• 흙의 강도, 내구성 개량
• 급속 시공

액상화 대책

94-1, 96-1, 00-5

• 응력 변형 조건 바꾸는 방법 : sheet pile 설치, 지중연속벽 설치
• 진동 다짐공법(vibro-floatation) : 적용성으로 깊이 8m까지, N = 20정도까지 사질토 지반에서 유효하게 사용됨.
• 다짐 모래말뚝 공법

Geosynthetics

♣♣ 종류(08-2, 11-1, 16-4)

• Geotextile
• Geogrid
• Geocomposite
• Geomembrane

♣♣♣ 19-3 Geotextile 기능

배수기능, 필터기능, 보강 기능, 분리기능

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참고

삼성물산 건설부문 블로그 토목섬유 소개

팽창성 지반의 흙 성질 변화 방법

♣♣♣

• 다짐
• 침수공법(pre wetting)
• 흙의 안정처리공법
• 차수벽 설치

붕괴성 토질 지반개량

96-1

• 살수하며 롤러 다짐
• vibro floatation, ponding 공법 적용
• 기초 터파기에 염화칼슘 용액, 규산나트륨 용액을 채워 화학적 안정화