말뚝은 시공까지는 쉬워도
지중의 불확실성, 말뚝이 시공되면서 품질 보전의 의문부호 (doubt) 를 해소하는 많은 방법들이 개발되었고,

그 중 가장 쉽고 확실한 방법.

1. 필요 장비
- PDA : Analyzer
- 가속도계, 변형률계 (2쌍)
- Cable

2. 시험 순서
- Cushion 설치. Ram Drop. (Energy 에 따라 달라지지만 0.5~1.5m)
- Stress Wave 전달 (Pile 을 따라)
- 가속도계, 변형률계 측정결과가 Force – Velocity 로 변환되어 graph 생성 및 PDA 에 저장
- 감쇠를 고려한 Case-Method 로 Pile Capacity 산정. (감쇠비 보통 70%)

3. CAPWAP : Case Pile Wave Analysis Program
- 하강파, 상승파를 구분/비교하여 해석.
- Computed upper wave 와 measured upward wave 를 비교 : Signal matching -> Predicted pile load capacity
- Skin Friction(주면마찰), Toe Resistance(선단지지) 구분됨.
- Pile capacity : Initial, Restrike
- Integrity

4. 시험 시 유의사항
- 타입 말뚝의 경우 (Hammer), Thixotropy 에 따라 교란에 따른 강도 감소가 있어서 (팽창성이 큰 지반의 경우 더 강도 감소가 커짐.)
Set-up Period (타입 후 시간) 을 기록하는 것도 중요함. (보통 강도회복을 위해 20~28일 소요)

5. 해석
- Drop height : 0.5~1.5m 단계별
- EMX (ton-m) : Maximum Engery, Hammder 6 ton, Drop 후 실제 강도를 이용해 효율 결정.
- Hammer Efficiency (해머 효율) 30~50% 고려.
- 변형률 계산
- 변형률을 통한 Force 계산 RMX (Maximum Resistance). Jc (Damping Ratio) (1-Jc) 로 계산. (Damping Ratio, 0.7)
- CSX (Compressive Strength Maximum)

터널 기계화 시공
Shield Method
Divided Shield Method
비개착식 굴착공법

- 주변 지반의 변형을 최소화할 수 있는 시공법
- DSM plate/유압잭 + 선행 강관다단 그라우팅 + 후방 복공/지보공
- 구성 : 강관 다단그라우팅 + 발진기기 (프레임) + DSM plate 추진 + 라이닝 + 구조물 + 지보해체

- 막장 상부 침하
- 분할 굴착, 진동/소음 최소화, 변형 극소화, 여굴방지, 방수에 강점, 다른 공법보다는 선입가능 (자갈, 전석층)

- 비교
1. Pipe Roof : 방수의 단점, 곡선 시공 불가. 추진기지가 작은 쪽에 유리. 콘크리트 품질관리가 중요.

2. NTR (New Tubular Roof) : 곡선 시공 불가. 강관삽입-토사반출-강관사이절개-철근콘크리트타설(Slurry wall 형태), D2000.
방수 위해 강관 사이 용접. 토압지지대를 강관 사이에 삽입.

3. Front Jacking : 곡선 불가, Precast 함체 견인. Jack 을 이용하여 견인. 교차 작업관련. 전석, 지장물 있는 경우 선로 침하 발생. 800x800 수직각, 강관. 함체 견인 시 강관과 구조물 사이의 침하 발생. 발진기지 확보 필요.

비슷한 내용으로 강관거더 공법

강관 거더 (Tubular Girder) - https://huedor2.tistory.com/m/641

지진, 진동이 토사에 미치는 영향을 확인하려면,

공진주 시험 (Resonant Column Apparatus, RCA)

1. 목적
지진해석을 위한 지반 조사의 일환으로 탄성파 전달이론에 따라 지반의 탄성계수 또는 전단탄성계수(Gmax)와 감쇠비(Dmin)를 구하는 시험.

2. 원리
진동에 따른 가속도, 변형률을 측정함.
주로 암반에 사용.
감쇠 : 진동 또는 지진파의 에너지가 시간 또는 거리가 증가함에 따라 감소하는 현상. 이를 수치적으로 측정/환산.

3. 시험방법
- 구성 : 가진장치, 가속도계, 측정기
- 원통형(50x100 or 70x140)의 공시체에 진동수를 바꿔가면서 Torsional Excitation 가함
- 가진장치로 탄성파 발생 (Ball Drop, Instrument Hammer)
- 주파수 응답곡선 작성 (f-A, A : Accelerometer, Max. A - Resonance)
- 공진주파수 확인 – 전단탄성계수, 전단파 속도 측정 (E=2(1+v)G)
- 감쇠곡선을 이용하여 감쇠비 결정
- 구성 : Drive system – Confinement System – Monitoring system (height/motion)

4. 시험결과 활용
- 전단변형율-전단탄성계수 (감소 그래프)
- 비선형 거동을 보이는 탄성 한계 변형율을 표에서 찾아 적용. (10^-3 %(저변형과 중변형의 경계) 부근)
- 자유진동감쇠곡선 도표하여 적용.
- G=p(밀도) x Vs^2 (전단파 속도)

BIM 은

4차산업혁명의
3D, Cloud, 실시간 등의 키워드가 들어간 새로운 패러다임.
Building Information Modelling
단순 3D model 이 아닌, 현황-설계-시공-유지관리 등 모든 것을 하나로 통합(Integration) 한다는 것이 중요.

- 설계시 기본적으로 사용하는 3D 에 (BIM) 터널의 보강패턴을 반영하여 시공 중 간섭이나 순서 등을 확인할 수 있다.
- 디지털 사진 기술(3D Laser Scan) 을 통해 굴착면 3D 모델을 생성하여 정량적으로 암판정을 하고, 기록을 DB 에 저장할 수 있다.

- 모든 사람이 Face mapping 에 참여할 수 없기 때문에 정확한 현장 상황을 많은 전문가들에게 쉽게 공유할 수 있는 것이 관건.
- 암질평가를 원활히 하여 적정한 보강 및 안전사고 방지 가능.
- 자동화된 공정관리와 모델을 활용하여 설계 뿐 아니라 시공/유지관리 단계에서도 BIM 의 장점을 활용할 수 있음.
- 굴착면의 Digital 3D mapping 을 통한 터널 시공 계획 관리
- 사업 계획 시 전체적인 3D model 을 통해 발주차/설계자/업체 등의 이해를 돕기 쉽다. (Error 발생, Miscommunication 최소화)
- 기본설계와의 비교, 실시설계의 검증을 통해 Re-work 을 줄이고, 업체와의 Claim 을 최소화 할 수 있음.
- 건물 내 Duct, Tray, Pipe 등 많은 시설물이 겹쳐서 이동하는 경우 간섭 확인에 용이함.

- 시방서 기준 이격거리 등을 사전에 확인하여 관련 규정 준수 여부를 확인할 수 있음.
- Cloud 작업을 통해 실시간으로 관리/공유할 수 있음.
- 공종이 다양해지고 서로간의 협의 (Integration) 가 중요해지는 만큼 2D 도면이 아닌 3D 로 서로의 상황을 확인하는 것은 도움이 됨.

- Function (기능) 과 Cost (비용) 의 함수인 VE 는 프로젝트 초기에 효과가 커지는 만큼 초기부터 BIM 을 통한 노력들은 Potential 원가절감에도 큰 도움이 됨.

어렵고
볼 때마다 새롭지만
그래도 나만의 언어로 적어 놓아야
나중에 상상의 길찾기도 쉬워지는 법

자주 보면서 깨우치는 수 밖에
미운 사람도 자꾸 보면 이뻐지는 법이니...

1. 목적
암반사면의 불연속면, 절취면 등의 관계를 한눈으로 보기 편하게 평면으로 완성하여
안정성을 검토할 수 있다. (암반 사면의 파괴 형태 : 원형, 평면, 쐐기, 전도)

2. 평사투영의 구성
- 대원 (주향 N45E, 경사방향 45 NW/SE 과 경사각 90/45, 90/30) : 주향, 경사방향, 경사각을 예측할 수 있음.
경사각이 클수록 대원이 중심에 가까워짐.
주향 : Strike, 경사방향 : Dip Direction, 경사각 : Dip angle
- 극점 : 경사각의 법선의 투영점. 기준으로 daylight envelop 을 구성하고 그안에 있는지 밖에 있는지를 통해 안정성을 눈으로 확인.
극점에서 반대로 멀어지면 경사각이 큰 것. 마찰원과 함께 그려 마찰원 안으로 들어오면 안정. 마찰원과 불연속면 각도와의 관계 등을 알 수가 있음.
- Daylight : 미끄러진다 = 절취면의 각이 불연속면 각보다 크다. = Daylight 상태이다.

- Daylight Envelope : 절취면의 경사를 놓고 불연속면의 방향을 180도를 돌려가면서 (DIP direction 과 불연속면의 경사방향이 같은 방향까지만) 원을 그리는 것. Daylight 을 일으키는 Limit 선을 원으로 나타낸 것. 불연속면이 원 안쪽에 위치하는 경우에는 Daylight 이 일어난다. 왜냐하면 원 안이라는 뜻은 불연속면의 각도가 절취면 각도(경사각)보다 작아서 daylight 가 발생한다는 의미.

또 잊어버리지 않기 위해서, Envelop 는 경사각로 그린다. 원 안은 각이 작고, 원 밖은 각이 크다. 원 안에 불연속면이 위치하면 경사각보다 작다. 그래서 위험하다 = Daylight 이다 = 미끄러진다.
- Friction Cone : Friction Cone 은 경사 방향에 관계없이 (파괴는 모든 경사방향으로 발생할 수 있으므로 Cone 이 되고 원이 된다.)
마찰각이 작으면 원(Cone)이 작다. (경사각이 (Daylight) 걸친다 -> 경사각이 마찰각과 같아진다. Daylight 가 마찰원 안에 있다 -> 사면 경사각이 마찰각보다 작다. 괜찮다. 안전하다.)

3. 사용방법
- 불연속면보다 절취사면 각도를 크게 가져가면 둘 사이에 있는 부분이 미끄러져 내려올 가능성이 크다.
- 역방향일수록 안정성이 확보된다.
- 원형파괴 : 암반이 절편으로 쪼개지기 때문에 극점의 분포와 관계를 찾기 어려움
- 평면파괴 : 불연속면의 각이 Daylight 안에 있으면 미끄러지니 좋지 않지만, 또 그 각이 마찰각보다 작아지만 안정하다고 볼 수 있다. Daylight 안이라고 무조건 안좋지는 않음.
- 변수 : 2가지로 볼 수 있음.
- 불연속면 각 변수 : 절취면(사면)의 각을 정해놓고, 조사된 불연속면들의 극점을 찍으면서 Daylight 안에 있는지 아닌지, 마찰원 안에 있는지 아닌지를 살펴보는 것.
- 사면의 각 변수 : 조사를 마친 후 절취사면의 각을 조절하면서 (각이 커지면 원이 커지고 멀어짐, 각이 작으면 원이 작아지고 마찰원과의 접점이 많아지면서 불연속면 각도의 극점을 제외시킬 수 있음.)
- 쐐기파괴 : 각기 다른 불연속면이 만나 쐐기를 형성하는 경우에 해당하며, 각 대원의 교점이 마찰면의 바깥인지 아닌지 (극점을 보는게 아니라 대원을 보는 것이니까 반대로 생각. 너무 어렵다…) 대원의 교점이 마찰원 안에 있으면 (기본적으로 교점이 경사각 보다는 작아야 하겠죠.) 불연속면각이 마찰각보다 커지게 되므로 불안.
- 전도파괴 : 경사각이 굉장히 큰 (반대방향으로) 경우에 해당되며, 불연속면 사이의 미끌림에 의해 전도파괴가 일어나고, Daylight 와는 관계없고, 반대쪽으로 불연속면의 극점 위치가 커지는 형태를 보여줌.

오늘도 또 시험이네요.

1. 개요
시추, 원위치 시험으로 시추공 내 Probe 를 삽입하여 압력을 가하면서 전단력을 측정하는 시험.
파괴를 보는 것과 응력 변형률 곡선을 통해 탄성계수를 찾는다는 점에서 공내재하(PMT) 와 다르지만, 컨셉트는 동일한 시험으로 보는 것이 맞을 것 같네요.

2. 목적
- 점착력, 내부마찰각을 구하며, 실내 전단시험과 같이 3회이상 실시
- 전단파괴곡선 확인. (수직압력, 전단압력 확인)
- 뚜렷한 기울기 변경이 있는 경우 선행하중 추정 가능

3. 순서
- 시추 (NX 76mm D)
- Probe 삽입
- 수평압력으로 전단판 공벽에 밀착 후 안정 유지
- 전단압력을 가하야 그래프 확인
- 3~5회 반복

4. 시험 시 유의사항 및 적용
- 시추공은 NX 76mm(내경 55mm) 규격 사용. (BX 60mm (내경42mm))
- 원하는 적정심도에서 Test 될 수 있도록 확인
- 공내 붕괴가 되지 않는지 확인. (심벽 유지는 벤토나이트)
- 회귀법을 이용한 점착력/내부마찰각 계산.
- Normal Stress/Shear Stress 그래프.
- 포아송 비 고려 안함? (전단이므로)
- 상관계수 90% 이상 관리. (회귀법과 연결)
- 점착력, 내부마찰각 계산
- 암반 보다는 토사에 활용.
- 지표면 Base Plate 의 수평 유지 및 Casing 수직도 확인 필요.
- 암반은 Rock BST 사용.

Pressure Meter Test

1. 개요
시추공 공벽의 수평방향으로 압력을 가해 변위량을 측정하여 암반분류의 기준을 잡는다. 탄성계수, 항복강도 계산. (압력-변위 곡선)
원위치 시험.

2. 목적
- 지반/암반의 탄성계수 확인
- 응력 변형률 관계를 통한 소성 영역, 항복점 확인 – 허용압력 확인.
(실제로는 반경-압력 곡선, P-R curve)

3. 순서
- 시추
- Probe 삽입 및 위치 (수압 확인)
- Calibration (가압, 감압, 기포제거)
- 5ksc 시작. 10~20ksc 씩 가압 및 감압. 2~3회 실시
- 항복점 확인, 최대허용압력 도달여부 확인

4. 시험 시 유의사항
- 토사에서는 Lateral Load Test 활용. 주로 암반에서 사용
- 기포제거 확인 필요.
- Re-bound 량 확인 필요.
- 수직도 확인 필요.
- 유압 펌프 압력 확인 및 Calibration 확인.
- Jack 의 길이에 맞게 시험 위치와 일치되도록 시공 필요.
- 포아송비를 고려하여 (0.4) 탄성계수 산정.

침투(Seepage) 해석의 목적

- 침투는 수두차와 간극에 의해 결정됨. (토립자 사이의 빈공간을 수로로 하여 흐름)

- 터널 막장면의 침투 시 안정성 저해,

- 침윤선이 제내지까지 발달되면 누수가 시작되고, Piping 으로 이어짐.

- 지하수위 저하 및 흐름 파악

- 터널 굴착 시 응력이완, 막장에서의 용수에 의한 침투수압을 확인 및 계산할 필요가 있음.

- 제체의 건조한 정도(함수비)에 따른 침투량 및 수압파쇄 발생여부 확인.

침투 및 지하수의 흐름

- 침투 속도 : Q/Av = V’ (Av : 단면적에서 공극의 평균면적), V’ = V/n (Darcy 의 법칙, 완전포화, 정상흐름 가정, 침투유속이 흙속의 간극을 흐르는 실제 유속으로 보통 더 크다.)

- 포화도가 떨어지면 표면장력의 영향으로 인장상태의 발전으로 흡입압(부의 간극수압) 발생.

- 비배수터널 : 지중응력 = 유효응력 + 정수압, 라이닝 단면 보강 필요. 배수터널은 유효응력(=전응력) 만 고려. (완전배수라는 가정 필요.)

- 배수터널이라도 지하수위가 주변에 높이 있거나, 투수 계수가 낮은 숏크리트 층이 정수압을 유발.

- 양압력도 고려할 필요 있음. 바닥 쪽 인버트 해석 시 고려할 필요 있음.

- 흙의 성질, 흐름, 경계조건 고려하여 침투 해석.

- 정상류 : 지반의 투수성 영향을 받지 않아 지하수와 배출수량이 동일.

- 부정류(비정상류) : 배출수량 > 지하수량. 시간에 따라 유량이 감소. 지반내 함수비/공극률을 알아야 상승/하강에 따른 유량 계산 가능. 제체 내 수위 변동 있는 경우(홍수위 도달 시간, 평수위 도달 시간)

- 해석방법 : 도해법, 시험법, 근사해법 (유한요소), 잔류응력을 위한 수치해석 (FEM, FDM)

- 프로그램 : SEEP/W, SEEP2D, TRUST, Midas SoilWorks

- 투수계수가 동일한 같은 지반조건에서도 해석영역, 요소크기, 경계조건에 따라 수압이 다르게 나타남.

투수계수 산정 시험

- 수압시험 : double packer, 9 단계시험 (1-3-5-7-9-7-5-3-1 kg/cm2), 5m 간격, 10분간 주수량 측정.

- 토사 : 10-3 cm/s, 풍화암 : 5x10-4 cm/s, 경암 : 5x10-6 cm/s (D10(mm) ^2 = k (cm/s) )

침투 안정검토

- 월류, 세굴, 비탈면(잔류수압), 연약지반 침하, 누수/파이핑/수압파쇄, 강우에 따른 함수비 증가

- 누수 : 투수성 지반 – 수위상승 – 침투수압 증가 – 침투수 유출 (파이핑), 재료의 불균일성, 시공상 다짐 불량, 부주의

- 한계동수경사 검토 : 유효응력 (상향침투시) = z r – h rw. 0 이되는 경우 파이핑/Quick Sand. 안전율 2 이상.

- 한계유속 검토 : 입자가 밀려나가는 속도 (한계침투유속, 20~2.0 cm/s) Vcr = 2 D10^1/2, V lim = 5x10-2 k^1/4. V actual 이 V cr 의 1/100 아래가 되도록 관리.

비배수터널 안정대책

- 그라우팅 공법 (JSP, CGS)

- 강관 다단 그라우팅

- 굴진장의 조정, 분할굴착

- 계측 관련 내용.





PI=0 은 해성점토로

물을 어느 이상 머금으면 소성상태를 거치지 않고 바로 액체가 되면서 부풀어 오르거나

흐트러지는 현상. Dispersive Soil 의 경우 Test 를 통해 흐트러짐의 정도를 확인할 수 있다.

1.     개요

지반의 동적 물성치를 얻기 위한 원위치 시험으로 시추와 함께 진행한다. 지표면에서 P, S 파를 전달하여 지중 정보를 얻는 시험이다.

 

2.     목적

-       지진설계에 활용될 동적물성치 (전단탄성계수, 감쇄비) 확인

-       Vs 를 측정하여 지반의 등급을 설정. (탄성파 속도, 연암 800m/s 이상)

-       내진 등급에 따른 물성치 적용(특등급, 1등급, 2등급)

 

3.     순서

-       시추

-       지오폰(수신기, Geophone) 삽입

-       Plate 지표면 장착

-       P파 (vertical), S파 (lateral) 송신 (지표면 plate 에서부터)

-       깊이 별로 확인

 

 

 

(PVC casing dia : 2.75 in.)

4.     시험 시 유의 사항

-       내진 특등급 : 방송국, 유독/폭발물질 보관

-       내진 1등급 : 주요건물, 6층이상 아파트, 5000m2 이상 집회시설, 지진발생 전후 지속필요여부

-       탄성파속도 (shear wave velocity) 만으로 지반등급을 정하는 것은 위험하여, 다른 SPT, CPT 등과 혼용할 필요가 있음.

-       Packer 로 잘 막혀야 신호가 교란되지 않음.

-       지표면에서 파전달 위치는 평면 거리 3m 이내로 관리.

-       Casing 의 수직도 관리 필요.

-       지표면의 교란될만한 Concrete 들이 있는지 함께 고려할 필요 있음.

순서

 - 내진 등급, 구조물 조건 확인

 - 지반 조사 (실내시험, 현장시험)

 - 지진응답해석

 - 구조물 안정성, 액상화 검토

내진 등급 : 특-1-2 등급 (교량 등 중요도에 따름.), 재현 주기도 고려 필요.

OBE, SSE : Operating Base (기능수행), Safety Shutdown (붕괴 방지, 더 크다.)

실내 시험 : 전단탄성계수, 감쇄비 확인

현장 시험 : Crosshole Test, Downhole Test (속도, 전단탄성계수, 감쇄비)

탄성파 속도 : 암인 경우 2~3 km/s 이상.

Code 기준 지역에 적용되는 지진계수 확인, 최근 지진 기록 확인 등.

지반 운동 가정 : 지진응답해석을 활용 (자유장, 기반암, 암반 노두 운동)

지진응답해석 

 - 1차원 해석 :

     주파수영역 (선형해석, G/D 일정 - 등가선형해석, 증폭효과, 전달함수),

     시간영역 (비선형해석, G/D 가 시간에 따라 변함. 지반 모형, 운동방정식, 적분)

 - 전응력 해석 : 간극수압 미고려

 - 유효응력 해석 : 시간에 따라 간극수압 변화 고려. 피에죠미터로 간극수압 측정 필요.

 - 다차원 해석 (등가선형, 비선형) : 유한요소/차분법 활용. 질량/강성/감쇄 적용.

     -> 요소별 변형율, 강성, 전달함수, 운동방정식

     -> 해석 지역이 좁으면 요소별 계산 및 적분이 용이하나 넓은 경우 효과가 떨어짐.