압밀의 영향 : e-p 곡선에서 습윤측 다짐이 압축성이 커 기울기가 크고 압밀이 잘됨. 원래 투수계수가 작으면 압밀계수가 작아져 압밀에 시간이 오래 걸리지만, 물 양을 조절함에 있어서는 물을 많이 넣고 다지만 압축성이 커진다는 의미. 간극수압이 소산될 여지가 큰건가? 이해하긴 어렵지만...
강도 : 최적함수비 근처에서 크게 감소하며, 함수비가 클수록 감소.
수축과 팽창 : 건조측 다짐의 경우 물을 많이 먹을 수 있어 팽창성이 크고, 습윤측 다짐의 경우 반대로 수축성이 크다.
부등침하의 원인 1. 접속부 : 구조물 대비 성토부의 침하 2. 배수불량에 의한 침하 : Wing Wall 등에 의한 배수 불량 3. 다짐불량 : 협소한 지역 4. 지하수, 지표수에 의한 침하 (용출이나 침투) 5. 구조물의 지지력과 주변 지반의 지지력이 상이한 경우 6. 경사지반의 시공 7. 토압에 의한 구조물 변형
대책 1. 시공 관리 : 적정 시공 속도, 면적에 따른 장비 선정, 배수 관리 2. 층다짐 철저 3. 포장면 물고임 방지 4. 적정 성토재료 사용 : 장비 주행성, 전단강도, 지지력, 변형 유발 저하 재료
노체 대체재 : 폐콘크리트 등 건설부산물, 석탄회/고로슬래그 등 산업부산물, EPS(발포폴리스티렌, 1800x900x600 or 2000x1000x500)
1. 문제점 - 예산부족 - 필요성 인식 부족 - 지방자치단체 – 재정난 – BTL (임대형 민자사업) - 소규모 공사 후 뒷채움 규정 준수 어려움 - 관로 손상 – 수질오염 – 지반침하 – 도로 소성변형 – 평탄성 저하 - 도로 : 단차 발생, 물고임 발생
2. 관거의 설계와 시공 - 수리학적으로 유리한 단면 - 차량 하중 등에 안정성을 확보한 재질 - 시공비/유지관리 (LCC) - 원형 : 다짐/뒷채움 어려움, 직사각형 : 취약한 코너부분 발생, - 최소 관경 : 오수 6~8”, 우수/합류 8~10” - 매설 깊이 (Earth Cover) : 도로 관통 1m 이상, 일반 포장두께 + 0.3m - 관거 기초 : Sand, 콘크리트 기초, 말뚝 기초, 쇄석 기초, Wood – 부등침하 방지 - 차량 하중 : DB-24, 9.6 ton 후륜 하중, 2:1 법, 충격계수 1.3 고려. - 해외의 경우 AWWA 고려 (M11, M45) - 휨모멘트에 따른 Buckling check, deflection check, 관두께 산정 (보통 inner pressure 가 outer pressure 보다 크다.) - 기초의 받침 형태에 따라서도 달라짐 (고정받침-콘크리트, 자유받침-모래,쇄석 등) - Warning tape 설치 필요 (if required) - 관주위 되메우기 (90%, 좌우대칭 편심예방), 관상단 되메우기 (95%) - 모래 : 물다짐, 나머지 : 램머, 콤팩터. 관로 손상 방지, 장비 진입 방지 및 한꺼번에 많은양 되메움 방지 (집중하중 방지) - 되메우기 : Max 100mm 이하, #4 25~200%, #200 15% 이하, CBR 10 이상, PI 10 이하
3. 해석 : FEM 해석(Plaxis), 입력 – 탄성계수, 포아송 비, 차량하중, 투수계수, 점착력, 내마각, 단위중량 - 지반 침하량 확인 (부등침하, Proof Rolling 4~5mm) - 관 변형률 확인 (허용 변형률 5%) - 쇄석 적용
4. 원인 - 다짐 부족 - Sink Hole (석회질, 공동) - 누수 - 노후화 - 유지관리 부족
5. 대책 - 탐사를 통한 유지관리 (GPR, CCTV, BIPS, BHTV)
공동관련 탐사
GPR 활용 가능
분류 1. 관찰등급 : 토피 40cm 이상, ACP 30cm 이상, 공동폭 80cm 미만 – 지속관찰, 우기철 이전 복구 2. 우선등급 : 토피 20~30cm, ACP 10~20cm, 공동폭 150cm 이상 – 신속한 조치계획 수립 및 복구 3. 긴급등급 : 토피 20cm 이내, ACP 10cm 이내, 균열/노화 관측 (균열깊이가 50% 이상 진행됨) – 즉시복구 (6시간)
강성관, 연성관 파괴 관련
강성관 : 토사의 무게, 차량의 하중등을 포함한 전체 하중을 관 자체가 내력으로 견디는 형태를 강성관이라고 한다. 강성관은 변형율을 허용하지 않고, 바로 파괴에 이른다는 이론을 적용. 콘크리트 재질의 관 + 모래/쇄석/콘크리트 등의 기초조건 외압, 내압과 철근의 인장력/콘크리트의 압축강도 간의 비교와 강도 감수계수 적용하여 안정성 검토. 파괴 : 관표면의 균열 및 파쇄 (spalling) 부(-)의 아칭효과
연성관 : 모든 하중이 지반으로 전달되고, 지반이 하중을 견디면서 분배시킨다. 5%까지의 변형을 허용하고 허용변형까지 변형되더라도 파괴되지 않는다는 이론 (AWWA M11, M40) 추가적으로 Buckling 에 대한 안정성도 검토. 강관, GRE, GRVE, PVC, PE 관. 모래받침 기초, 필요에 따라서는 concrete + 말뚝기초도 적용. 주변토압보다 작은 강성을 가짐. 연직응력이 토피 압력보다 작아서 정(+)의 아칭효과 흙의 수평수동저항에 따라 상부 연직응력과 수평저항응력이 상쇄됨. (관-지반 상호작용) 마지막에는 하트모양 파괴.
층두께 제한 600mm 재료분리 사이즈 제한 600mm 필요시 소할발파 (사혈, 경사, 점토) 300mm
다짐이 중요. - 다짐장비 - 속도, 진동수 - 층별다짐 검측 후 다음층 시공 - 1차 습윤 : sheeps foot, Tamping roller, 겹침폭, 시속 - 2차 진동롤러 : 출력에 따라 각 2회씩 - 3차 무진동 - 비탈면은 2회 더
다짐시험 : 평판재하, 침하량, 입도,현장밀도,공극률, k30 > 20kg/cm3 이상으로 관리
외측은 입경 크고, 내측/중앙부는 입경 작게 하여 안정성/배수성 확보 절성토 접속부 피해야 함. 침수예상 구간 피해야 함. 암성토 하부 1:10, 암성토 1:2, 계획비탈면에서 60cm 떨어진 곳에서 마무리. 하차-공극채움재 하차-깔기, 고르기 (층마다 토사 캡핑필요.)
소성한계 KS F 2304 : 3mm 국수모양, 부스러질 때의 함수비, PI 10 : 동상방지층, 되메우기, 뒷채움 : 6이하 보조기층, 4이하 입도조정기층. (액성한계 2303, 수축 2305: 함수량에 따라 흙이 용적이 줄지 않는데 함수량 늘리면 용적이 증가하는 함수비. 부풀어오른다.)
압밀 (KS F 2316) : 압축지수/팽창지수/선행압밀응력/압밀계수. 시료에 하중-침하량, 시간-침하량, 비배수로 시행. 지반정수 압밀계수 (Cv, cm2/s), 체적변화계수(mv, cm2/kgf) 를 구하여 예상 침하량, 압밀도 등을 계산할 수 있다. 투수성이 낮은 포화 점성토에 하중을 가라고 과잉간극수압을 연직으로 소산.
일축압축 (KS F 2314) : 응력-변형, 예민비를 위함. 비배수전단강도 추정. 파괴까지 하중-변형량측정 직접전단 (KS F 2343) : 시료 변형에 따른 저항력, 잔류강도, 한계간극비, 내부마찰각, 점착력, 수직과 전단 동시에.