상향, 하향 수두차에 따라 침투력 발생

izrw : 면적당 침투력
irw : 체적당 침투력

icr = rsub/rw = Gs-1 / 1+e

Matric Suction (흡인력) – 모관상승.
- 정적다짐시험
- 압밀시험
- 불포화토의 응력특성. (전단강도를 좌우함.) 간극에 물과 공기를 포함. 지하수 변동의 영향을 받음.
- 건조밀도와 비례
- 포화토속의 간극압 – 간극수압 (Ua – Uw) : 표면장력/최대공극
- 흙수분 시험을 통해 측정.

모관상승력, 흡인력, Matric Suction 을 이해하는 좋은 그림

공기를 불어넣으며 물이 배출되는 것을 관찰하는 시험.
AEV (공기함입치)
구속을 시키고 공기압을 유지하면서,
배압을 감소시키면, 그 차이만큼이 흡인력이 되고,
배수량을 통해 함수비 감소를 계산한다.
Y 축은 단순 함수비가 아닌 체적함수비로, 계산식이 학자들마다 다르다. (Theta 로 표기.)

함수특성곡선은 여기서 참조
불포화토의 전단특성 함수특성곡선 - https://huedor2.tistory.com/m/804

부주면 마찰력 : 성토하중, 지하수위 하강, 추가 압밀

- 중립점 : 지표침하가 말뚝 침하보다 작아지는 지점.

축하중이 주면 마찰력을 넘어서는 지점. (선단지지력이 필요한 시점)
경험식 : 마찰말뚝 – 0.8, 사질 – 0.9, 암반선단 – 1.0 (구조물 기초설계기준)

- 안전율 적용 방식 : 안전율로 나누고 부주면 마찰력을 뺀 값을 허용하중으로 할지, 부주면 마찰력을 빼고 안전율로 나눈 것을 허용으로 할지.

- 대책

1. 시공순서 : 중앙에서 외측 (지반 이완 방지, 지반 교란 방지), 내부에서 외부.
2. 선행하중 – 강제 압밀
3. 표면적 증대, 역청재 코팅
4. 큰케이싱, 희생말뚝
5. 연약지반 15m 이하, 침하정지, 침하 속도 2cm/년 이하인 경우 부마찰력 고려 필요없음.

Goodman 암반 강관말뚝 : Qa = 1/3 qu Nr (Nr = 1~3) (qu=quc(일압)/5)

암반 말뚝 지지력
1. 경험적 : 경암 250t/m2, 연암 60t/m2 등
2. 일축압축강도 활용 (CFE, Canadian Foundation Engineering) : qall = K x quc (K0.1~0.4, 불연속면 간격)
3. 정역학적지지력공식

장경비 : 감소율 (L/D-n) (현타 60, 강관 100)
용접이음 발생시 5% 씩 저감.
- 말뚝의 편심이나 휨이 일어나는 경우 품질의 유지 어려움 등을 고려하기 위함.
- 감소율 : 장경비에 의한 말뚝의 허용응력 감소율
- 장경비 상한계 (현타 80, PHC 110) 이상 긴 말뚝은 설계하지 않는 것이 좋다.
- 보통은 (-) 가 되어 감소율이 없으나 정말 긴 경우에 감소율이 생김.

말뚝의 지내력 저감률
(이음효율, 장경비)

제원 : 400x125x13 (60kg/m), Wale, Strut : H300x300x10x15

근입깊이 : Min. 3m

Program : GEO-05, 한계평형법

마찰각 : Sheet Pile 과 N value 기준으로 마찰력을 구하기 위함.

Input : 안전율 1.5, Coulomb Earth Pressure
Layer 별 중량, 내부마찰격, 점착력, 탄성계수
Strut 위치, 지하수위 고려.

Calculation Step : Subgrade reaction of Soil (스프링계수, 지반반력계수) 계산(입력)
토압/변위 계산

SFD/BMD 계산

확인 : Allowable Deflection 확인 (L/360)

Piping Check : 수두차 i=h/L icr 1 로 가정. 안전율 2.0

Boiling Check : rsub 하중 / 정수압 = Effective Soil / Uplift. 안전율 1.5

Sheet pile 자체의 Bending/Shear check
Strut 의 Member check (Stress within allowable)

말뚝 지지력 산정

- 축력
* Qu = Qf + Qe, Qa = (Qu-pile weight) / FS(2.5)
* Qf = fs As
* fs = a Su (점성), ks p’ tan delta (사질)
L=15D 정도까지만 전달되는 것으로

[[주면마찰력에 대하여 더 심도있게]]

(1) 사질토 (그냥 점성토를 알파, 사질을 베타로 보기도 함.)
Alpha 법 : Ks(정지토압계수에서 공법이나 지하수를 고려한 보정) 법. fs ult = Ks x 유효응력 x tan delta
내부마찰각 = 27.1+0.3N60-0.00054[N60] 2 (Peck)
delta 도 말뚝의 상황에 따라 보정. (보통 같은 값)

Beta 법 : 주면마찰력을 각 층의 Soil 상태를 반영하고 유효응력에 따라 계산. (과압밀비도 고려)
beta : 0.2~0.7 (CIP), 0.3~1.5 (Driven)
fs ult = beta x 유효응력

작게 나오지만, 하중 전이 시험을 통해 검증 및 추가 확보 가능.

(2) 점성토
f = a (0.3~0.5) Su 로 계산

점착력이 크면 alpha 로 보완해주는 형식

Alpha 는 Su 만 고려.
Beta 는 과압밀비, 내부마찰각 고려.
주면마찰력 계수
- Alpha : Alpha x Cu (2~2.5 정도?)
- Beta : Beta x 유효응력 (Ko x tan delta) (0.1~0.3 정도?)
- 하중전이 시험 및 곡선을 통한 검증 필요.


* Qe = qe Ap (qe=500t/m2 (driven), 300t/m2 (pre-bored) max)
* qe = Nc Su (점성), Nq ps (사질)
* Concrete 강도 : 0.25 fc’ 와 비교.
* Qf : 비례식, Qe : layer 별로. (N값에 따라)

- 인발
* Qu = Qf, Qa = (Qu+pile weight) / FS(3.)
* Concrete 인장 : 0.08 fc’ 와 비교. (0.5~0.6 sqrt(fc’))

- 횡력
* Top deflection limit : 6mm max. (고정단 기준)
* 내부마찰각과 Cu 값을 통해 k 값 산정. (kg/cm3). Spring 으로 잡고 하중에 따른 각 층별 horizontal deflection 결정.
* Fixed : Moment 커짐, Free : Moment 0 (deflection 커짐)
* Concrete E (탄성계수), I 를 이용한 처짐값 계산
* Beta 값을 이용

- 항타기준
* 관입/리바운드량이 1.5cm 이하/1회 항타 가 되면 중단.
* 10m 관입에 800 bls 이상이 되면 중단.
* Hiley's formula : Q=Wh/s (ton) (W : ton, h : cm, s : cm 10 번에 대한 평균)
* 25mm 설치 deviation 허용.

- 처짐기준
* 횡처짐 :
- working load 에서 10mm
- 2 working load 에서 20mm
* 수직처짐 :
- working load 에서 12mm
- 1.5 working load 에서 20mm
- residual settlement 6mm
- 10% of diameter or 30mm whichever is lesser. Rate 가 달라지는 순간을 Ultimate Load 로 봄. (Preliminary Pile 의 경우 20mm), 아니면 Working Load 의 2배.

- 시험 : 최소 7일 보통 28일 이후 시험 필요. (현장타설말뚝, Thixotropy, Time Effect)
* 수직 : 1% or 3 piles, Negative 고려. 30분 기 준 0.15mm 될 때까지. 25% 1hr 씩 100% 까지(제하는 10분), 25% 6hr 씩 150% 까지(제하는 10분).
총 하중이 재하되지 않더라도 한 25% 에서10mm 이상 처지면 중단, Total 0.15D 이상 처지면 중단.
* 인발 : 1% or 3 piles 동일.
* 횡력 : 1% or 3 piles 동일. 12.5% 씩 늘림. (25, 50, 75, 100% 로 늘림)
* CRP : Load-displacement Curve 를 위한 일정한 rate.
* Integrity : 항타 5%, 현타 전부. 탄성파, Sonic Logging, AE

- 위치 Deviation : 75mm Plan view, Test pile 의 위치에 관련된 기준 3D, 2m 이상 떨어져야 함. (Static Load test 2.5 working load, working pile 1.5 working load)
- 수직도 : 1/100 기기, 실제 Pile 1/75.
- 제작 오차 : 6mm 이하, 균열폭 0.05mm 이하.
- Welding Joint : Welding Cap 등, Surface Preparation (Solvent), Welding 후 Zinc Rich Primer coat (Touch up painting)
- 증기양생 필요 (품질 관리), 저장관리 (1/5 지점에 support, 3 layer 이상 금지, Damage 방지), Min. 압축강도 30MPa 등, 운반 및 leader Lifting 시 0.3L 에서 wire rope 로 lifting.

지중응력의 각종 공식을 계산할 때 가정사항이 되는 것으로는

탄성(응력-변형률) 을 갖는다
등방성을 갖는다. (누르는만큼 옆으로도)
균질하다.

그 중 흙의 등방성, 이방성에 대해서 먼저 알아보면

등방성 (Isotropy) : 수직, 수평방향으로 같은 물질의 성질, 변형률을 갖는 경우를 말함. 대기압 공법. 물.
- 지중응력의 탄성해석에서 적용되는 가정사항.

이방성 (Anisotropy) : (=비등방성) 방향에 따라 물질의 성질과 변형률 등의 특성이 달라지는 경우를 말함. 수평토압계수, 수직토압계수.
- 투수계수 : 수평이 크다. 여러층의 투수계수 산출방법 식. (수평 : 단순 나누기, 수직 : 나눠서 나누기)
- 토압 : 수평/수직토압 다름 (Ko 곱해줌. 삼축압축시험)
- 압밀계수 : 수평이 수직보다 4~5배 크다. 교란에 의해 수평 압밀이 줄어들 수 있어 그에 따른 보정으로 Cv 를 동일적용.
- 물과 흙은 서로 등방과 이방으로 다르나, 토압을 계산할 때는 가정으로 동일하게 적용하는 경우에 대한 해석 조건 공유가 필요하다.
- 고유이방성 (inherent anisotropy, 흙 자체가 가지고 있는 입자배열 등의 성질), 유도이방성 (stress-induced, 하중/응력 변화에 의해 발생되는, 일정 응력이상이 재하된 후에 보통 나타나는 이방성)

삼축압축 : 구속압력 (등방압밀(K=1.0) CIU, Ko 이방압밀 CAU), OCR = 2 로 Ko 제하 (선행하중의 반만큼이 될 때까지 제하한다는 의미)

지중 응력의 기본 조건 : 연직응력은 흙의 무게(유효응력)로 보고, 수평응력은 정지토압계수를 고려한다.

하중 종류에 따른 계산 (Boussinesq’s equation)
1. 집중 : 3QZ^3 / (2 pi R^5) = q 로도 적을 수 있음. (영향계수) 깊이의 제곱에 반비례한다. (그래프) 하중 중심에서 멀어질수록 연직응력 증가량은 감소.

해당 지점 바로 밑 : I = 0.4775

떨어진 곳에서는 무조건 반비례는 아니고, 영향계수가 극대화되는 지점까지 상승한 후 줄어든다.

2. 등분포 : q Ic
3. 2:1 간편법 : Q/(B+z)(L+z). 연직방향 힘이 평형하다는 조건.
4. Pressure bulb : 영향범위 2B, 4B 0.1q 가 되는 지점까지 원을 작성.

Pressure bulb (=Isobar) 압력구근

정사각형 : 2B (0.1 이 되는 부분), 연속기초 : 4B (0.1 이 되는 부분).
연속기초의 지중전달응력이 더 크다. 2차원이니 그렇다고 이해하는 것이 좋다.

Boussinesq
-       균등선탄
-       집중하중 P x Ib /z^2


Westergaard
-       얇은 탄성층들의 조합
-       집중하중 P x Iw /z^2

r/z = 0, 즉 집중하중과 같은 선상에 있다면,
지중응력 계수가 Iw 가 33% 작음.
Boussinesq 가 보수적인 접근.
근접한(얕은) 깊이에서 Ib 가 더 큼.

연결 : Newmark 영향원 (P=INq, I=1/200, N:요소의 개수)
http://huedor2.tistory.com/690

암반의 응력은 얕은 곳은 횡방향응력이 크고,
깊은 곳에서는 횡방향과 수직방향 응력이 비슷해진다.

초기응력은 다음과 같은 방법으로 측정할 수 있다.

1. 플래트잭법 (Flat Jack) = 응력보상법 (Stress compensating method)
- 암반 응력 측정을 위해 표면에 수행하는 시험 방법
- 시공된 터널이나 굴착면의 응력(지중응력)의 변화를 확인함.
- 측정판을 삽입하여 압력을 측정. (압력 Pump 적용 필요.)
- 굴착 후 암반의 이완에 따른 압력. (초기 간격으로 돌아가기 위한 압력) (떨어졌다가 회복하는 그래프)
- 전반적인 확인을 위한 간격 확보 필요. (자료의 신빙성)
- 절삭-초기변위확인-Jack 삽입-변위회복까지 가압
- 시험이 간단하나, 교란된 부분이라 신빙성이나 안전율 고려 필요.


2. 수압파쇄 (Hydraulic Fracture)
- 시추 필요. (시추가 가능한 공간이어야 함.)
- 지하수면 아래도 시험 가능, 대심도 시추공에서도 가능. 주응력면에 수직으로 가압된다는 가정.
- 균열발생에 대한 응력을 확인.


3. 시추코어 이용법

- ASR (Anelastic Strain Recovery) 법
* 시추코어 회수시 회복 변형률 : 응력개방이 크면 회복량 큼. 회복변형률을 통해 초기응력 측정.
* 온도, 함수비, 이방성, 잔류변형률, 측정 시간 등에 영향을 받음.

- DSCA (Differential Strain Curve Analysis) 법
* 회수 코어가 정수압을 가할 때 주 변형률 방향이 같음.
* 균열발생을 응력한계(초기응력)으로 보고 추정

- AE (Acoustic Emission) 법
* Kaiser 효과 : 응력 제거 후 재가압 시에는 첫째 재하 과정에서의 최대응력이전까지는 AE가 작다가, 그 이후 급격히 커지는 현상.
(하중을 가할 때 방출되는 음향을 측정하다가 커지는 포인트 확인)
* 하중 증가에 따른 두개의 직선을 근사시키고 그 교점을 초기지압으로 추정. (갑자기 커지는 부분 접선의 교점)

- DRA (Deformation Rate Analysis) 법
* 주기적으로 압축하중을 가함. 변형률의 차이를 확인. (변형률이 증가하다가, 줄어드는 시점을 초기응력으로 추정)

4. 응력개방법 (Stress Relief Method)
- 변형률, 변위계, 응력계로 측정. (암반의 탄성정수 필요.)
- 오버코어링 (Large Diameter Hole), Undercoring, 슬롯형성법
- 오버코어링 (3방향 게이지) : 공경변형법 (USBM), 공저변형법 (Doorstopper method, 짧아도 됨, 연약암반/절리에 용이), 공벽변형법 (Leeman method), CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization) HI 셀 법, 반구/원뿔형

그라우팅 공법 지겹지만...

지반개량 공법
흙막이 저면 안정성 공법

고압친구들을 비교

RJP (Rodin Jet Pile) 공법 (3중관)
- 초고속 분사교반공법
- 물분사가 커지는 경우 W/C 를 증가시켜 강도를 저하시킬 수 있음. -> 주입량 증가, 공사비 증가
- 구근 지름 : 1000 ~ 3500 mm

- 압축공기로 파쇄 : Cavitation, 물 분사 : 20MPa. 물의 양을 최소화할 필요 있음.
- 3중관 경화재 분사 (40MPa)
- Slime 제거 필요. Slime 상부로 유도/배출.

- JSP (Jumbo Special Pattern) : 물없이 2중관에서 Air + 경화재로 구근형성. 20Mpa



SIG : Super Injection Grouting,

200~500 ksc 고압수로 파쇄대 내부 점토분을 지표로 배출. 그 자리를 고압으로 시멘트로 채움. Curtain 형식의 적용 : 용해작용 방지. D 1.2m, L 30m, 2m spacing.
- RJP 와 비슷하지만 더 강하게
- 파쇄대 사이 암반과 일체화되는 효과도 있음. 대부분 배출, 배출되지 않으면 시멘트 페이스트와 결합되어 Concrete 와 같은 역할.
- 3중관 (압축공기(7~12ksc), 고압수(500~800ksc), 주입재(50~150ksc))

확인 방법
- 주입공 외곽에서 조사 (주입 범위, 상태 조사 – 시추, Topography, 탄성파속도)
- 지반강도 증가확인 조사 (시추-일축압축강도, 탄성파속도, 탄성계수(정적, 동적))


여기 있는 내용과도 많이 겹치니
그만 좀 까먹거라-!

https://huedor2.tistory.com/618

준설과 연결된 용어

준설 시 고려사항 : 유보율, 수축율, 준설장비, 배사관 배치

유보율 : 준설계획에 사용. 퇴적(매립)/준설(배사). 토립자의 침강속도와 관련.
- 관련 인자 : 입경, 입도, 여수토, 시공속도.
- 모래 70~95%
- N치에 따른 10~30, 92.5% 평균 유보율.
- 준설마력 12,000 HP (준설량 1400 m3/hr)

여수토 : 매립후 잔여수를 방류하고 가토체를 통해 유수지로의 방류하는 월류 방식의 턱. (여수를 방류)

실트포켓현상
- 완경사로 매립 (준설수와 함께 부유된 세립토)
- 부유토는 여수토 부근으로 집중
- 불량토 준설.
- 실트 포켓 형성 – 연약지반 발생 가능. (입자별로 부유/침강 속도에 따라 실트만 모이는 곳이 생김.)

- 대처방안 : 토취장 토사의 입경/입도 관리. 압송능력 조절. 철저한 시공관리. 유하거리 조정. 모서리부 관리. 유하거리가 짧은 곳에 가배수로 형성. 준설수의 배수 방향 확인.

- 처리방안
* 퇴적두께가 얇은 경우 준설재료와 섞어서 매립. 지반을 포화시켜서 혼합되도록
* 준설수의 속도를 크게 하여 여수토 부분의 실트 포켓이 씻겨가도록 정리
* 굴착 및 치환
* 추가 다짐 (도저, 백호), 압밀 촉진. 침하량 확인.

터널을 안전하게

터널이 하중을 받으면, 아니면 저토피 구간에서는

하중전이(아칭효과)가 발생하지 못하여 과도한 토압발생.

소성영역
1. 터널 반경에 따라 선형적으로 소성영역(원형) 증가
2. 중력에 의한 수직 토압이 내부응력보다 큰 경우 발생.
3. 내부마찰각이 클수록 소성영역은 작아짐.
4. Terzaghi 토압론 : Dilatancy (조밀/느슨, 지반의 부피변화) 고려하지 못함. 과다한 소성영역. 힘의 평형상태만 고려. 터널상부의 지표깊이 전부가 소성영역
5. 변위 발생 -> 응력 저감 -> 소성 파괴 (소성 영역내 암반 균열 등)
6. 지보를 설치하면 소성영역이 작아짐. (응력은 접선응력을 말함.)

가축성의 의미 : 변위를 하용한다.
- 경제적인 지보가 된다.
- 원지반의 강도를 활용한다. (NATM)
- 암반반응곡선(GRC), 지보특성곡선(SCC)와 연결. (탄성/소성영역)

http://huedor2.tistory.com/822

1. 지보재의 구분
- 연직갱 : 지반조건, 단면형태, 라이닝 시기 등 고려. 지하수 유동성, 급격한 변화 등 감안.
- 경사갱 : 시공법, 지반조건 등 고려.
- TBM : 지보패턴의 등급 조절, 지보재 설계의 경량화 가능. Shield/Open 의 구분.

2. 지보재의 종류

- 강지보재 : 숏크리트 타설용이, 일체화 용이 고려 필요. (H, U, Lattice). 숏크리트 두께, 최소덮개, 굴착공법 등 고려. 좌굴, 비틀림 저항성 고려 필요.
(SS400, fy 500MPa 이상)
* 목적 : 큰 지압 지지, 다른 지보재 기능 발휘 전까지 굴착면 조기안정 도모. 숏크리트와 결합하여 강성증대. 경사볼트 Forepoling 등의 반력지지점.
* 유의사항 : 전도 방지를 위한 간격재 필요, 바닥판 지지력.


- 숏크리트 : 설계/재료/시공 관련 고려. SFRC, PFRC 등. (필요 시 Wire Mesh), Gmax 10mm 이하. 내구성 (1일 압강 10 MPa 이상, 28일 21 MPa 이상.)
응결 경화 촉진 필요. 장기강도 저하 방지, 부착성고려, Chemical 성분(강재 부식우려)
* 목적 : 외력 분산, 아칭효과 (응력전이), 붕락방지, 각부 보강, 차수(지수)
* 유의사항 : 조기강도 발현, 부착성, 반발률, 방수/배수 시공. 최소 50mm 두께. RMR/Q-system 고려.

- 록볼트 : 이형봉강, FRP 도 가능. 영구지보재인지 아닌지 고려 확인 필요. (D25 이형철근 일반적)
12.7mm 7연선, 지압판 (두께 6~9mm)

* 효과 : 봉합, 내압 (측압, 잡아주는 역할, 3축응력), 아치, 보강 (잔류강도 향상)
* 유의사항 : 인발내력 확보, 필요시 프리스트레스, 8m 이상 시 유의, 부식방지용 시험 (Corrosion Allowance). 터널 이완영역보다 길게 적용., Minimum L = 2S(설치간격)
* 종류 : 선단정착형, 전면접착형, 혼합형, 자천공형, 시멘트 사용, 랜덤볼트(부분적), 시스템볼트(규칙적, 아칭효과)
* 시공 : 천공(청소)-삽입-주입 (D45, pi25, L5m),

* 배합 : W/C = 0.35, 양생 후 조이기, 용수 시 수발공, 인발시험 20ton (L=6m 기준, 2% 개수)

Forepoling : 각도 15~20도, 간격 40~60cm, 길이 2~3m, D25철근 or D32 CSpipe, Mortar 주입. 2막장마다

강관다단그라우팅 : 각도 5~10도, 간격 40~60cm, 길이 12~16m, 50~120mm Pipe or FRP, 중첩길이 6~12m, Packer 사용한 봉합.

체분석에서 Pan 에 걸러지는 0.08mm (75µm, 200번체) 보다 작은 입자들을 측정하고 구분하기 위한 시험. (현탁액의 밀도를 측정)

Hydrometer Test of Soil

단순 비중계와는 다르게 Stoke’s law 를 활용한 계산. (ASTM D7928, KS F 2302)

1. 입자선택 : 2mm 체가름 통과 부재, 함수비, 질량 등 측정.
2. 분산 : 물과 섞은 흙입자 용액을 1분간 휘젓는다. (700ml, 분산제 10ml 포함)
3. 침강 : 전체 1L. 1분간 upside down 계속.
4. 측정 : 시간마다 비중계를 띄워 눈금을 읽는다. (1,2,5,15,30,60,240분)
(흙입자가 뭉치면(응집) 안됨. 추가 분산제 고려.)
온도도 측정.
5. 분석 : L (눈금에서 구부 중심까지, 비중계 부피에 따른 보정 필요.)

6. Stoke’s Law
- 온도가 높으면 점성계수가 작아짐. 점성계수가 작아지면 입도가 작아짐
- 작은 입자일수록 속도가 느림.
- 어떤 층에 어떤 크기가 차지하는 비중을 시간과 연결하여 계산.

- R 값이 비율과 연결됨. R값이 작아진다. 비중이 작아진다. 유효깊이의 길이가 길어진다. 물과 가까워진다. 구부가 더 깊이 들어간다.

시간에 따른 실험으로 입자 크기별 Percentage (%) 를 구분하여,

입도 분포 곡선을 완성시킨다.