압밀 침하량 산정 방법

1.     압축지수 Cc

Cc 는 경험에 의한 방법, e-logP 곡선에 의한 방법. 선행압밀하중이 있다면 0.42eo 를 고려한 처녀압밀곡선 작성 (교란의 보완).

2.     체적계수 법

3.     e-log P 법

성토재료의 조건
-       최대치수 10cm 이하
-       0.08mm 체 통과량 15% 이하, 4.75mm 체 통과량 25~100%
-       LL<40, PI<15 : 비소성에 가까움
-       단위중량 1.8t/m3 이상

연직배수공법 : 과잉간극수압의 소산을 배수거리를 좁힘으로써 빨리 진행될 수 있도록 유도함.
1.     Drain 직경 (dw), 간격 (s) 가정
2.     de 계산 (de=1.05d 삼, 1.13d 사)
3.     치환율 고려
4.     압밀도와 수평압밀계수, 수평시간계수 산정
5.     공사기간 예측
6.     드레인 지름이나 간격을 달리하면서 최적의 공사비/공기의 공법을 설계

연직배수공법의 비교 (심도 20~25m)
1.     Sand Drain : 직경 400~500mm, 공기 느림. 경험풍부, 말뚝효과도 있음. 투수효과는 확실함. 교란(Smear), Sand 절단문제, 장비 Trafficability 고려 필요. 비싸고 느림. 투수계수 1x10-3 cm/s 재료 확보 어려움.
2.     Pack Drain : N값 10 이상이면 불가. 모래량 절감, 절단 가능성 줄임, 빠름, 품질관리 어려움, 심도 조절 어려움.
4개의 casing 이용.

3.     PBD (PVD) : 교란 적음, 경량 장비, 시공사례 많음, 저렴, 시공관리/품질관리 필요. Plastic Board 절단 위험.

PP 매트 타설 : 인장강도 5t/m 이상. 투수계수 1x10-2 이상, 화학적 내구성 확보 필요.
- 균등침하 유도
- 장비 주행성

연약지반 성토시, 교대배면 성토시 발생 가능한 측방유동
성토 -> 지중응력 증가, 과잉간극수압 -> 강도저하, 소성증대, 소성평형상태, 측방유동발생 (과잉간극수압이 천천히 소산될 때까지)
: 그동안 측방유동에 의한 지반융기, 측방변위 발생

1.     Marche & Chapuis 무차원계수 R
-       유효연직압 q, 측방변형량 d

사면 안전율이 클수록 R값이 유지. 안전 (1.4 이상)
연약지반의 두께가 두꺼울수록 큰 사면안전율을 확보해야 함.


2.     Tschebotarioff 간편법
-       성토높이 산정.
-       비배수전단강도의 3배이상의 상재압이 생기면 전단변형 시작.

3.0 c ~ 5.14 c 로 관리필요.

기본적인 성토 현장

Sand drain (Pack/Plastic)
Sand Mat, PE sheet, PP mat
소단 5m 마다, 1m 폭
사면 경사 1:1.2~1:1.5
측방변위 : 침하량의 10%~20% 정도

흙막이 해석 범위 : 3H 양쪽, 2H 하부까지 수치해석 모델 작성

흙막이 해석 내용
-       벽체 수평변위 : 허용변위량과 비교
-       벽체 응력 검토 : Strut (휨응력, 압축응력), 띠장 (휨응력, 전단응력), 측면말뚝 (휨응력, 전단응력), CIP (압축, 전단, 인장)
-       인접구조물 검토 : 변위 및 부등침하, 각변위 1/500
-       지하매설물 검토 : 침하량
-       인접도로 : 침하량

탄소성 해석 : SUNEX
-       발생응력과 허용응력 비교
-       굴착저면 안전검토 – 근입깊이, 히빙(5.7, 5.14cu 와 파괴면을 따라 비교), 파이핑(보일링) (한계유속, Terzaghi, 동수구배, 유선망)

Peck

지반의 특성에 따라 지하안전영향평가시 해당 지역의 범위를 설정.

Caspe

굴착영향거리, 45+pi/2 기준 settlement 측정 및 분석/계측/관리

3.6D 정도까지 변위수렴구간으로 판단하여 검토 필요.

선행재하공법 (Preloading) : 추가 하중을 통해 압밀시간을 단축시킨다.

성토 완료 시점부터 계측을 통해 침하량을 측정
장래 침하량 예측 (쌍곡선, Hoshino, Asaoka)
공용중 하중 조건이 변경되는 경우 침하량 예측이 어렵다.

Barron 의 식을 이용해 Ch(수평 압밀계수)를 추정하고, 장래침하량 추정.

현장의 압밀도-압밀기간을 이용하여 수평압밀계수를 산출할 수 있고, 그에 따라 시간을 변화시키면서 시간별 침하량을 예측할 수 있다.

거꾸로 가봅시다.

탄성계수
- 많은 공식 들이 있습니다. N 치를 이용한 탄성계수 계산 (흙의 특성에 따라 다른 계수들이 곱해짐. DAS 책에도 나와 있음.) Loose Soil 은 10000 정도부터 Gravel, Sand 는 150,000 까지도. E(kN/m2) = 766 N
- 탄성계수의 활용. 침하는 탄성침하-1차압밀-2차압밀로 나뉘는데, 그 중 탄성 침하를 계산할 때, pressure 를 탄성계수로 나누고, 각 깊이별 영향범위, 계수를 곱하여 침하량을 계산할 수 있습니다. Schmertmann 의 계산 방식.
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지반반력계수
- K30, K40, K75 등의 plate 를 이용한 평판재하시험(PBT) 에서 하중-침하곡선을 그린 후 기울기를 지반반력계수 (Subgrade Reaction Coefficient) 라고 합니다. (kg/cm3) 40 x Fs x N 으로도 계산을 하기도 합니다. (kN/m3)
- 평판재하시험은 해당 영향범위가 크지 않지만, 시험이 간단하고, 하중의 3배까지 재하할 수 있다는 장점이 있습니다.
- 수평반력계수는 0.2~0.5 정도로 고려합니다.
- 탄성계수와의 비교 : 탄성 거동을 표시하는 지표가 되지만, 탄성계수는 일정한 값, 지반반력계수는 같은 지반이라도 기초크기/형상/근입깊이에 따라 달라지는 특징이 있음. (하중을 가해도 그 크기와 깊이에 따라 침하량이 달라지는 것과 동일한 개념)
- 평판재하시험의 지반반력계수는 기초 폭에 따라 작아지는 공식이 제안됨. 재하판의 크기의 10배면 0.17 배 정도, 2배면 0.6 배 정도의 지반반력계수를 감소 시킨다. (더 침하가 발생한다. 크기에 따라 지반에 미치는 영향 범위와 깊이가 커지기 때문)
- 포장 설계 시 K30 관리 (노상, 아스팔트 20이상, 콘크리트 15이상)