[지반공학]제 1장 지반조사(토질조사)#3

 이번 포스팅에서는 토질조사에 대한 이야기를 해보려고합니다.

 제 1장 지반조사에 대한 포스팅은 3개의 파트로 나누어 올릴 예정인데요. 이번 포스팅에서는 과년도에서 사운딩의 종류와 표준관입시험 그리고 횡방향 지반반력계수 측정방법에 대해서 출제된적 있습니다. Scale effect 문제는 소문제로 나누어 출제될 만큼 배점이 높은 문제가 출제되니 꼭 암기하셔야 합니다. 암기법을 적어 놓았으니 암기하시는데 도움이 되었으면 좋겠습니다.

 제 1장~6장까지는 계산문제가 많이 출제되고 있는데 7장부터는 암기위주의 내용이 나오니 조금만 더 화이팅합시다.

토질조사

 1. 사운딩(Sounding)

  : 로드(Rod)의 끝에 설치한 저항체를 땅속에 삽입하여 관입, 회전, 인발 등의 저항으로 토층의 성질과 상태를 탐사

 한 번 생각해 보셨나요? 토질조사의 사운딩, 사운딩은 왜 SOUND 소리라는 단어가 들어갈까? 저는 그냥 느낌자체를 수박같은거 품질이 좋은지 볼때 두드려 보잖아요?? 그렇게 조사한다 생각했답니다.

  ●사운딩의 종류

구분		종류	적용 토질
정적 사운딩 (점성토 지반)	완속회전	베인시험(Vane test)	연약한 점토, 예민한 점토
	인발	이스키 미터(Iskymeter) 시험	연약한 점토
	회전관입	스웨덴식 관입시험(Swedish penetration test)	큰 자갈, 조밀한 모래, 자갈 이외의 흙
	압입	휴대용 원추관입시험	연약한 점토
		화란식 원추관입시험	큰 자갈 이외의 일반적 흙
동적 사운딩 (사질토 지반)	타입	동적 원추관시험(Dynamin cone test)	큰 자갈, 조밀한 모래, 자갈 이외의 흙에 사용
		표준관입시험(SPT)	사질토에 적합하고 점성토시험도 가능

 암기법: 정적 사운딩이 점성토지반 일까, 아니면 동적 사운딩이 사질토지반일까 좀 헷갈리지 않나요? 정적의 'ㅈ' 점성토의 'ㅈ'이 공통이니 그렇게 외우고, 사운딩의 종류를 외우실 때 윗 글상자의 '소리(Sounding)'을 생각하셔서 '베이스'를 외우세요. 가끔 출제되니깐요.

 

 2. 표준관입시험(SPT, Strandard penetration test)

  (1)표준관입시험의 정의

   ①표준관입시험(S.P.T)은 보링로드 끝에 스플릿 스푼(Split spoon) 채취기를 붙여서 표준래머 63.5kg를 낙하고 76cm에서 낙하시켜 30cm 관입될 때의 타격횟수를 측정하는 시험이다.

   ②N치: 2개의 쪼개진 샘플링 스푼을 붙인 보링로드 위에 76cm의 높이로부터 63.5kg의 해머를 낙하시켜 지중으로 30cm 관입하는 데 필요한 항타 횟수

  (2)N값의 보정

  ①토질상태에 대한 수정: 일반적으로 포화된 미세한 실트질 모래츨에서 N치가 15이상이면 수정한다.

  (3)모래의 내부마찰각과 N의 관계(Dunham 공식)

Dunham 공식	입도분포	입자
	불량	둥글다.
	양호	둥글다.
	불량	모남.
	양호	모남.

내부마찰각(phi)은 클수록 흙의 전단강도가 커서 지반의 전반적인 상태가 양호함을 뜻합니다. 여기서, 입도분포가 불량하다는 이야기는 입자의 배열이 균등하여 전단강도에 악영향을 미치며, 입자의 경우 모나지 않고 둥글경우 지반에 안좋은 영향을 비치며 내부마찰각이 작아집니다.

  (4)N치로부터 추정되는 정수(가짓수)

사질토	점질토	공통
·상대밀도 ·내부마찰각 ·지지력계수 ·탄성계수 ·기초지반 허용지지력	·컨시스턴시(연경도) ·일축압축강도 ·점착력 ·기초지반 허용지지력 ·기초지반 극한지지력	·말뚝의 연직지지력 ·말뚝의 수평지지력 ·지반반력계수 ·변형계수 ·횡파속도

 

 3. 횡방향 지반반력계수(K_h)

  (1)용도

   : 흙막이벽이나 말뚝과 주변의 지반거동을 분석하기 위하여 지반반력이론 적용 시에 사용된다.

  (2)횡방향 지반반력계수 측정 현장시험

• 프레셔미터시험(PMT: Pressure meter test)
• 딜라토미터시험(DMT: Dilato meter test)
• 수평하중시험(LLT: Lateral load test)
• 표준관입시험(SPT: Standard penetration test)
• 동적원추관입시험(Dynamic cone test)

 

 4. 평판재하시험(Plate bearing capacity test: PBT)

  : 현장에서 재하방법에 의하여 지반의 지지력 및 침하특성을 측정하기 위한 목적으로 시행한다.

  (1)평판재하시험 결과 이용시 유의사항

• 시험한 지반의 토질종단을 알아야 한다.
• 지하수위의 변동사항을 알아야 한다.
• Scale effect를 고려하여야 한다.
• 부등침하를 고려해야 한다.
• 예민비를 고려하여야 한다.
• 실험상의 문제점을 검토하여야 한다.

  (2)재하시험에 의한 허용지지력

  ※둘 중 작은 값을 사용한다.

   ①장기 허용지지력

여기서, gamma_t: 흙의 단위체적 중량, D_f: 근입깊이(m), N_q: 기초 아래에 있는 지반의 토질에 따른 정수

   ②단기 허용지지력

여기서, gamma_t: 흙의 단위체적 당 중량, D_f: 근입깁이(m), N_q: 기초 아래에 있는 지반의 토질에 따른 정수

  (3)재하판의 크기에 따른 지지력과 침하량(Scale effect)

	지지력(q)	침하량(s)
점토(c)
모래(s)

  ※여기서, b: 시험평판의 폭, B는 기초의 폭, q_b: 시험평판의 극한지지력, q_B: 기초의 극한지지력, S_b: 시험평판의 폭, S_B: 기초의 침하량

시험에 자주 출제됩니다. 한가지만 물어보는게 아니라 4개 영역 모두 물어보기 때문에 표 전체를 달달달 외워야 합니다. 저의 경우에는 암기가 힘들어, 일단 침하량과 모래의 영어 초성이 같으므로 이것을 표 나중에 쓴다고 생각하여 뼈대를 잡습니다. 그 다음 왼쪽 위부터 오른쪽 아래까지 대각선이 비례한다고 외웁니다. 그리고 결국 지반에서는 침하량이 가장 중요하니 어려운 식이 들어간다고 생각하여 암기하였습니다.

  (4)Housel의 평판재하시험에서 기초폭의 결정

·평판1
·평판2
·설계기초

    ※여기서, A_1, A_2: 평판 1, 2의 면적, P_1, P_2: 평판 1, 2의 둘레길이, m, n: 지지력과 측면전단에 대한 상수

과년도 문제에서 자주 더러 등장하는 개념입니다. 표만 보면 무슨 내용인지 분간하기 힘든데, 문제는 아주 쉽습니다. 평판1과 평판 2의 Q, A, P가 주어지고 연립방정식으로 m, n을 구합니다.(이때 계산기를 연립방정식 해를 구하는 것으로 설정하면 아주 쉽습니다.) 구한 m, n을 설계기초 식에 대입하고 A와 P를 문자로 대입하게 되면 2차방정식이 나오며 또, 계산기로 2차방정식을 풀면 한 변의 길이를 구하는 것입니다.(이 기회에 사용하지 계산기 활용 능력을 늘려보시길)

  (5)재하판의 크기에 따른 지지력계수

여기서, q: 침하량 ycm일 때의 하중강도, y: 침하량(cm)

여기서, K_75: 지름이 75cm 재하판을 사용하여 구해진 지지력계수

 

 5. 말뚝재하시험(Pile load test)

  : 말뚝 및 무리말뚝 또는 말뚝군에 정적인 압축 축하중을 가하여 말뚝의 반응을 측정하는 목적으로 실시한다.

  (1)정적재하시험

• 사하중 재하방법
• 반력말뚝 재하방법 
• 어스앵커 재하방법