제 1 장 흙의 기본적 성질 및 분류

1. 흙의 각 성분의 상관 관계

† 흙의 체적 관계

(1) 간극비 [eqn: e = V_v over V_s]

(2) 간극률 [eqn: n = V_v over V × 100(%)]

(3) 간극비와 간극률의 관계

[eqn: e = n over {1-n}] ,  [eqn: n = e over {1+e} × 100(%)]

(4) 포화도 [eqn: S = V_w over V_v × 100(%)] 지하수위 아래의 흙은 S=100%로 간주

([eqn: V_v] : 간극의 체적 [eqn: V_s] : 흙 입자의 체적 [eqn: V_w] : 물의 체적 [eqn: V_g] : 공기의 체적)

† 흙의 중량 관계

(1) 함수비[eqn: w = W_w over W_s ×100(%)]

① 함수비의 크기는 자연함수비의 경우 대개 100%이하이나 해성점토나 유기질토의 경우 500%이상이 될        때도 있다.

② 함수비를 구하기 위한 항온건조로 온도 : 110℃±5℃

(2) 비중

4℃물에 대한 비중 [eqn: G_s = {W_s over {W_s + (W_a - W_b )}} × G_w]  ([eqn: G_w] : 물의 비중)

15℃물에 대한 비중 [eqn: G_s = {W_s over {W_s + (W_a - W_b )}} × K]  ([eqn: K] = 1)

※ 일반적으로 세립토는 조립토보다 비중이 크다.

† 체적과 중량의 상관 관계

S e = G w

† 단위중량

(1) 전체단위중량 [eqn: □_t = {{G_s + S~e} over {1+e}} □_w] ,   [eqn: □_t = 1+w over {1+e} G_s □_w]

(2) 건조단위중량 [eqn: □_d = G_s over {1+e}} □_w] ,  [eqn: □_d = □_t over {1+w}]

(3) 포화단위중량 [eqn: □_sat = {{G_s + e} over {1+e}} □_w]

(4) 수중단위중량 [eqn: □_su = {{G_s - 1} over {1+e}} □_w]

† 상대밀도

[eqn: D_r = {e_max - e} over {e_max - e_min} × 100(%)]

2. 흙의 연경도

† 아터버그한계 :

(1) 정 의

① 세립토는 간극 속의 함수비 존재가 흙의 공학적 성질에 큰 영향을 미친다.

실제 흙은 함수비가 변화함에 따라 체적이 변화한다.

흙의 연경도는 흙의 물리적 특성을 대표하는 성질이다.

② 아터버그한계를 구하기 위해서는 No.40체를 통과한 시료를 사용하며 이 경우 공기 건조된 상태로 물        을 첨가해서 24시간 습윤상태로 양생후 시험한다.

(2) 액성한계(LL,[eqn: w_l]) : 흙의 액성상태와 소성상태의 경계가 되는 함수비.

소성을 나타내는 최대함수비 또는 점성유체로 되는 최소함수비

1cm높이에서 1초간 2회의 비율로 25회 낙하시켰을 때 유동된 흙이, 약1.5cm의 길이                     로 합쳐졌을 때의 함수비이며, 공학적 성질을 판단하는데 사용

1점법 : [eqn: w_l = w_n {( N over 25 )}^tan□]  :

(tan□=0.121  N : 낙하횟수 [eqn: w_n] : N회 타격 횟수에서 흙의                                                                      홈이 합쳐젔을 때의 함수비)

(2) 소성한계(PL,[eqn: w_p]) : 흙이 소성성질을 나타내는 최소의 함수비

흙덩이를 유리판 위에 놓고 손으로 밀어 지름 3mm의 국수모양으로 만들어 부슬부슬                     해질 때의 함수비

비소성(NP) : 소성한계를 구할 수 없는 경우

소성한계가 액성한계와 같은 경우

소성한계가 액성한계보다 큰 경우

(3) 수축한계(SL,[eqn: w_s]) : 함수량이 감소해도 체적이 감소하지 않을 때의 함수비

[eqn: w_s = {( 1 over R - 1 over G_s )} × 100(%)]: (수축비 [eqn: R = {W_S OVER V_SL} 1OVER □_w])  [eqn: W_S]:토립자 중량 [eqn: V_SL]:흙의 체적

† 연경도에서 얻어지는 지수

(1) 소성지수 PI : [eqn: PI = w_l -w_p]

(2) 수축지수 SI : [eqn: SI = w_p -w_s]

(3) 액성지수 LI : [eqn: LI = {w_n -w_p} over {w_l -w_p}]

(4) 연경지수 CI : [eqn: CI = {w_l - w_n} over {w_l - w_p}]

(5) 유동지수 FI : 흙의 안정성 여부를 파악

(6) 터프니스지수 : [eqn: TI = PI OVER FI]

3. 활성도와 점토광물

† 활성도가 클수록 공학적으로 불안정하며, 팽창, 수축의 가능성이 커진다.

활성도는 소성지수를 2□이하의 점토 함유량으로 나눈 값으로 정의한다.

흙 속의 점토분에 대한 소성정도를 나타낸다.

† 점토광물의 구조

(1) 기본구조

Tetrahedron : 1개의 규소와 4개의 산소로 사면체 구조

Octahedron : 1개의 알루미늄 혹은 마그네슘과 6개의 수산기로 8면체구조

(2) 2층구조 : Kaolinite - 공학적으로 안정

(3) 3층구조 : Montmorillonite - 공학적으로 매우 불안정

Illite - 교환불가능 이온

※ 활성도 크기 순서 : Kaolinite - Illite - Ca Montmorillonite - Na Montmorillonite

† 면모구조와 이산구조

(1) 면모구조 : 점토가 해수에 퇴적되는 경우 나타남. 면대단의 구조

(2) 이산구조 : 점토가 담수에 퇴적되는 경우 나타남. 면대면의 구조

4. 입경에 의한 흙의 분류

† 입경에 의한 분류

AASHTO : 자갈 - 모래 - 실트 - 점토 - 콜로이드

† 흙의 입도시험

(1) 적용범위

No.10체에 잔류한 시료는 No.4체를 사용하여 체가름한다.

No.200체에 잔류한 시료는 체분석한다.

No.200체를 통과한 시료는 비중계분석한다.

(2) 체분석 : 잔유율 [eqn: P_r = W_sr over W_s × 100(%)]

가적잔유율 [eqn: {P_r}^' = SIGMA P_r]

가적통과율 [eqn: P = 100 - {P_r}']

(3) 비중계분석 : Stokes법칙 [eqn: V = {(□_s -□_w) ~g} over 18□ × d^2]

Stokes법칙의 적용범위 : 0.2-0.0002mm

입도시험시 유효깊이(L)은 현탁액 속의 흙의 입경을 구한다.

※ 비중계분석시 분산제를 쓰는 이유 : 입자의 면모화 방지, 분산제의 종류는 소성지수에 따라 달라짐, 현      탁액이 산성이면 알칼리성의 분산제를 쓴다.

† 입도분포곡선 : 반대수지에 표시, 즉 가로축에 입경을 대수눈금으로, 세로축에 통과중량 백분율을 산술눈                  금으로 표시

(1) 유효경 [eqn: D_10] : 통과중량백분율 10%에 대응하는 입경

(2) 균등계수 [eqn: C_u = D_60 OVER D_10]

(3) 곡률계수 [eqn: C_g = {(D_30 )} ^2 OVER {D_10 × D_60}]

5. 흙의 공학적 분류

† 통일분류법 : #200체 통과율에 의함 예) GW, GP, GM, GC, SW, SP, ML, CL

◐ 소성도표(세립토 분류시 편리) - U선 : [eqn: PI = 0.9(w_l - 8)]  A선 : [eqn: PI = 0.73(w_l - 20)]

† AASHTO분류법(개정PR법) : 입도분석, Atterberg한계, 군지수를 근거로 함.

◐ 군지수 [eqn: GI = 0.2a + 0.005ac +0.01bd]

( a : #200체 통과백분율-35% b : #200체 통과백분율-15% : 0-40의 정수

c : 액성한계-40% d : 소성지수-10% : 0-20의 정수)

◐ AASHTO분류에서 A-2는 A-4보다 도로재료로서 양호

10. 보충

† 흙의 공학적 분류방법시 필요한 요소 : 액성한계, 소성지수, 입도

† 흙의 공학적 성질을 구하기 위한 시험 : 다짐시험, 투수시험, CBR시험,

† [eqn: V_2 OVER V_1 = {1+e_2} over {1+e_1}]

제 2 장 흙속으로의 물의 흐름

1. 투수계수

† 동수경사

(1) 전수두 : 속도수두는 무시한다.

(2) 동수경사 : [eqn: i = □h over l]

† Darcy의 법칙

(1) 정의 : 물의 침투유속 [eqn: v = Ki]

물의 총침투량 [eqn: Q = KiA]

(2) 적용범위 : 층류흐름, [eqn: R_e]〈 1∼10인 경우 타당

(3) 침투유속 [eqn: v_s = Ki over n]

† 투수계수에 영향을 주는 인자

흙입자의 크기, 형상, 배열

지반의 간극비

지반의 포화도

점토의 구조

물의 점성계수

물의 밀도 및 농도

물의 온도

◐ [eqn: K = {D_s}^2 {r_w over □} e^3 over {1+e} C]

◐ [eqn: K_1 : K_2 = 1 OVER □_1 : 1 OVER □_2] , [eqn: K_1 : K_2 = {e_1}^2 : {e_2}^2]

† 실내 투수시험

(1) 정수위 투수시험 : 투수성이 비교적 큰 사질토에 적용 ([eqn: K Ｂ 10^-3 cm/sec]) [eqn: K = Ql over Aht]

(2) 변수위 투수시험 : ([eqn: 10^-3 Ｂ K Ｂ 10^-7 cm/sec]) [eqn: K = al over At ln( h_1 over h_2 )]

† 간접적인 방법

(1) Hazen의 경험식 : [eqn: K = C{D_10}^2]

(2) 압밀시험에 의한 방법 : [eqn: K＠10^-7 cm/sec]인 경우,

[eqn: K = C_v m_v □_w] (압밀계수 [eqn: C_v = TH^2 OVER t ,] 체적변화계수 [eqn: m_v = a_v over 1+e])

† 현장에서의 투수시험

(1) 깊은 우물에 의한 방법 [eqn: K ={ Q ln (r_1 / r_2 )} over {□({h_1}^2 -{h_2}^2 )}]

(2) 굴착정에 의한 방법    [eqn: K ={ Q ln (r_1 / r_2 )} over {2□H({h_1} -{h_2} )}]

2. 흐름의 기본 이론과 유선망

† 유선망

(1) 정의 : 유선 - 물이 흐르는 자취, 등수두선 - 손실수두가 동일한 위치를 연결한 선

(2) 목적 : 침투유량 및 임의 지점에서의 간극수압을 알기 위해서이다.

(3) 특성 : 인접한 2개의 유선사이, 즉 각 유로의 침투유량은 같다.

인접한 2개의 등수두선 사이의 수두손실은 서로 동일하다.

유선과 등수두선은 직교한다.

이론상 정사각형이다.

침투속도 및 동수구배는 유선망의 폭에 반비례한다.

(4) 침투유량 : [eqn: Q = KH N_f over N_d] ([eqn: N_d] : 등수두선에 의한 간격수, [eqn: N_f] : 유선으로 나눈 간격수)

(5) 전침투압 : [eqn: F =i□_w A h]

† 침윤선

(1) 기본포물선 : [eqn: x = {Z^2 - S^2}OVER 2S]

(2) 침윤선 작도 : AE = 0.3 AG 가 되도록 E점 결정

[eqn: S = ROOT {X^2 + H^2} -X]

3. 비등방 및 비균질토층의 투수계수와 유선망

† 이질토층의 등가투수계수

(1) 수평방향의 등가투수계수 [eqn: K_h = 1 over H (K_1 h_1 + K_2 h_2 + K_3 h_3 )]

(2) 연직방향의 등가투수계수 [eqn: K_v = H OVER {h_1 over K_1 + h_2 over K_2 + h_3 over K_3}]

(3) [eqn: K = ROOT {K_h × K_v}]

† 비등방성의 토질

◐ 침투량 [eqn: q = K^' H N_f over N_d]

4. 필터

5. 동해

† 동상현상

(1) 동상의 조건 : 동상을 받기 쉬운 흙(실트질 흙)이 존재해야 한다.

0℃이하가 오래 유지되어야 한다.

물의 공급이 충분해야 한다.

(2) 동결깊이 : 테라다공식 - [eqn: Z = C ROOT F]

† 융해현상

◐ 융해현상의 원인 : 융해수가 배수되지 않고 저류될 때

지표수 침입

지하수위의 상승

제 3 장 유효응력과 지중응력

1. 유효응력의 개념

유효응력([eqn: sigma ']) = 전응력(□) - 간극수압(ｙ)

† 상향침투가 발생할 때의 유효응력

(1) 응력계산  [eqn: sigma_c ' = □_{su b} ~z ~-~ □_w ~i~z]

(2) 한계동수경사 [eqn: i_c = □_{su b} over □_-w = {G_s -1} over 1+e =1]

(3) 분사현상 : 모래가 위로 솟구쳐오르려는 현상

분사가 일어나지 않을 조건 : [eqn: i~ 〈 ~i_c]

일어날 조건 : [eqn: i~ ≥ ~i_c]

분사에 대한 안전율 : [eqn: F_s = i_c over i]

† 하향침투가 발생할 때의 유효응력

(1) 응력계산 [eqn: sigma_c ' = □_{su b} ~z ~+~ □_w ~i~z]

(2) 침투압

단위면적당 침투압 [eqn: □u = i~□_w ~z]

전침투압 [eqn: □u = i~□_w ~A~z]

※ 히빙 : 지반이 부풀어 오르는 현상

2. 모관현상

† 모관상승고

(1) 이상적인 경우 [eqn: h_c = 4Tcos□ over {□_w ~d}]

(2) 자연지반인 경우 [eqn: h_1 = C OVER eD_10]

3. 외부하중에 의한 응력증가

† 집중하중에 의한 응력증가

Boussinesq이론 :[eqn: □□_v = 3Qz^3 over 2□R^5 = Q OVER z^2 ~I]

특징 : ① 연직응력 증가량은 깊이의 제곱에 반비례한다.

② 하중 중심에서 멀어질수록 연직응력 증가량은 감소한다.

† 사각형 등분포하중에 의한 응력증가

[eqn: DELTAsigma_v = q_s ~I],  [eqn: I = f(m,~n)]

여기서, [eqn: m = B OVER z ,~~~n = L OVER z]  즉, [eqn: B=mz, ~~~L=nz]

† 2 : 1 분포법

(1) 단면 등분포하중

[eqn: □sigma_v = Q OVER {(B+z)(L+z)} = {q_s BL} OVER {(B+z)(L+z)}]

(2) 띠하중

[eqn: □sigma _v = {q_s B} OVER (B+z)]

† 선하중에 의한 응력증가

[eqn: □sigma_v = 2qz^3 over {pi(x^2 + z^2 )^2}]

제 4 장 흙의 압축성

1. 흙의 압축성과 즉시침하

† 즉시침하

[eqn: □_i = q_s {B(1-□^2 )} OVER E I_□]

※ 즉시침하는 주로 사질토에 크게 일어나며, 점성토에서는 아주 작다.

2. 압밀의 원리

† 압밀속도(압축속도) : 수분제거, 토립자의 형성, 계속시간의 정도에 따라 다르다.

† Terzaghi의 압밀모델

압밀거동 : 간극수 → 간극수와 스프링 → 스프링

† Terzaghi의 압밀이론

(1) 기본가정

① 흙은 균질하고 포화되어 있다.

② 흙입자와 물의 압축성은 무시한다.

③ 흙 속의 물의 이동은 Darcy의 법칙에 따르며 투수계수는 일정하다.

④ 흙의 압축은 1축척으로 행해진다.

⑤ 유효응력이 증가할수록 압축토층의 간극비는 감소한다.

(2) 압밀계수  [eqn: C_v = K OVER {m_v □_w}]

(3) 압축계수  [eqn: a_v = - {e_1 - e_2} over {P_2 - P_1}]  ([eqn: P_2] : 후기의 압력도, [eqn: P_1] : 초기의 압력도)

(4) 체적변화계수 [eqn: m_v = a_v over 1+e]

(5) 시간계수  [eqn: T = {C_v ~t} over H^2]

(6) 압밀도   [eqn: U_z = {u_i - u_e} over u_i = 1 - u_e over u_i]= [eqn: 현재의~압밀량 over 최종압밀량]

([eqn: u_i] : 최초의 과잉간극수압으로 전체면적을 의미

[eqn: u_e] : 현재의 과잉간극수압을 의미)

3. 압밀시험([eqn: e-log~p] 곡선)

† 압밀링(ring)은 안지름 60mm, 높이 20mm, 두께 2.5mm를 원칙으로 하며, 저울의 감도는 0.1g을 사용한다.

† 시험결과의 계산

(1) 흙입자의 높이   [eqn: H_s = W_s over {AG_s □_w}]

† 정규압밀점토 : 현재 받고 있는 유효상재하중이 과거에 받았던 최대하중인 경우

과압밀점토 : 현재 받고 있는 유효상재하중이 과거에 받았던 최대하중보다 작은 경우

† 선행압밀하중

(1) 정의 : 과거에 받았던 최대하중

(2) 과압밀비 : [eqn: OCR = 선행압밀하중 OVER {현재압밀하중}]

(3) 압축지수([eqn: C_c])

① 불교란 점토의 경우  [eqn: C_c = 0.009(w_l -10)]

② 교란 점토의 경우    [eqn: C_c = 0.007(w_l -10)]

† 압밀계수의 결정

(1) [eqn: ROOT t]법   [eqn: C_v = {H^2 T_90} OVER t_90]   ([eqn: T_90] : 0.848  [eqn: H] : 배수거리,  [eqn: t_90] : 압밀도 90%에 대한 압밀시간)

(2) log t법  [eqn: C_v = {H^2 T_50} OVER t_50]  ( [eqn: T_50] : 0.197)

(3) 투수계수 [eqn: K = C_v m_v r_w = a_v over 1+e C_v r_w]

(4) 압밀시간과 압밀층 두께와의 관계 [eqn: t_1 = t ( H_1 OVER H )^2]

4. 압밀침하량 및 압밀시간의 산정

† 1차 압밀침하량

[eqn: □H ~=~ m_v ~□P~H ~=~ a_v over 1+e_0 ~□P~H ~=~ C_c over 1+e_0 log_10 ( {P_2 OVER P_1})H]

† 2차 압밀 : 이론계산에서 구한 압밀도 100%를 넘어서도 압밀이 계속되는 부분

† 압밀시간  [eqn: t = TH^2 OVER C_v]

([eqn: H] : 배수거리로서 양면배수의 경우 점토층의 두께의 반이고, 일면배수일 경우 점토층의 두께와 같다.)

※ 압밀시험일 경우 H는 양면배수이므로 [eqn: H OVER 2]적용

※ 보충

(1) 압밀곡선 - 하중 ([eqn: e -log~p] 곡선)으로부터 구할수 있는 항목

: 선행압밀하중, 압축지수, 공극비의 변화, 압밀침하량, (투수계수(×))

(2) 압밀시험결과로부터 얻을 수 있는 것

: 압축지수, 압밀계수, 투수계수, (압밀도(×))

(3) 압축의 촉진

탈수공법 - Barron에 의한 원의 직경(de)와 모래말뚝 간격(d)와의 관계

정삼각형배치  de = 1.05d

정사각형배치  de = 1.128d

(4) 수직, 수평 양방향을 고려한 압밀도  [eqn: U_vh = 1-(1-U_v )( 1-U_h )]

제 5 장 흙의 전단강도

1. 주응력

† 주응력

(1) 최대 주응력  [eqn: sigma_1 = {sigma_y + sigma_x}over 2 + ROOT {({sigma_y - sigma_x} over 2 )^2 + tau_xy^2}}]

(2) 최소 주응력  [eqn: sigma_1 = {sigma_y + sigma_x}over 2 - ROOT {({sigma_y - sigma_x} over 2 )^2 + tau_xy^2}}]

† 주응력이 작용하는 요소

(1) [eqn: sigma_ theta = {sigma_1 + sigma_3}over 2 + {sigma_1 - sigma_3} over 2 cos2 theta]

(2) [eqn: tau_ theta = {sigma_1 - sigma_3} over 2 sin2 theta]

2. Mohr - Coulomb의 파괴이론

† 전단강도식  [eqn: tau ~=~ c~+~ sigma tan phi]

† 전단방정식의 도시

(1) 일반 흙 : [eqn: c != 0,~~□ != 0]

(2) 모래 : [eqn: c = 0,~~□ != 0]

(3) 점토 : [eqn: c != 0,~~□= 0]

† 흙의 파괴는 전단강도가 전단응력을 초과하려는 순간에 일어난다.

3. 전단강도정수의 결정

† 전단시험시 전단력 제어방법중 변형제어법이 가장 많이 사용

† 직접전단시험

(1) 사질토에 적합

(2) 전단응력계산

① 1면 전단시험  [eqn: tau = S OVER A]

② 2면 전단시험  [eqn: tau = S OVER 2A]

† 삼축압축시험 : 강도정수([eqn: c, ~□])를 결정하는데 가장 신뢰성이 높은 시험이다.

(1) 배수조건에 따른 시험방법의 종류

① 비압밀 비배수시험(UU시험)

: 시공 중, 또는 성토직후 압밀이나 함수비의 변화가 없이 급속한 파괴가 예상될 때, 즉 체적변화가 없        을 때 실시,

내부마찰각□는 0이다.(파괴포락선이 수평임)

초기의 안정해석 및 지지력 계산

② 압밀비배수시험(CU시험, [eqn: bar CU]시험)

: 성토된 하중 때문에 어느 정도 압밀된 후 갑자기 파괴가 예상될 때 행한다.

: 전응력항으로 강도정수 결정 - CU시험,  유효응력항으로 강도정수 결정 - [eqn: BAR CU]시험)

③ 압밀배수시험(CD시험)

: 성토된 하중에 의해 서서히 압밀이 되고 파괴도 완만하게 일어나며, 구조물 재하후 장시간을 경과한        후 안전성을 검토

† 일축압축시험

(1) 점성토에 적용

(2) 시험결과

① 파괴면과 최대주응력이 이루는 각 [eqn: □ = 45° + □ OVER2]

② 점착력 [eqn: c_u = q_u over 2 tan(45°- □ over 2 )]

③ 일축압축강도 [eqn: q_u]와 [eqn: N]치의 관계 : [eqn: q_u = N OVER 8]

④ 전단강도  [eqn: s = q_u over 2 = c_u = N OVER 16]

( [eqn: q_u = P OVER A],  [eqn: A = A_0 OVER 1-□])

4. 전단강도에 대한 일반적인 성질

† 점성토의 성질

(1) 예민비  [eqn: S_t = q_u over q_ur Ｂ 1]  ([eqn: q_u] : 불교란시의 일축압축강도, [eqn: q_ur] : 교란시의 일축압축강도)

(2) 틱소트로피현상 : 교란된 흙이 시간이 지남에 따라 손실된 강도를 일부 회복하는 현상

(3) 리칭 : 해수에 퇴적된 점토가 담수에 의해 오랜 시간에 걸쳐 염분이 빠져나가 강도가 저하되는 현상으            로 quick clay의 주원인이다.

5. 현장에서의 전단강도 측정

† 표준관입시험 : 샘플러를 보링 구멍에 넣고 처음 15cm교란되지 않는 지반에 관입시킨후 63.5kg의 해머로                  76cm높이에서 타격을 가해 30cm관입할 때까지 타격횟수를 N치라 한다.

(1) Dunham식(사질토)

토립자가 모가나고 입도가 양호  [eqn: □ = ROOT 12N ~+~ 25°]

토립자가 모가나고 입도가 균등  [eqn: □ = ROOT 12N ~+~ 20°]

토립자가 둥글고 입도가 양호    [eqn: □ = ROOT 12N ~+~ 20°]

토립자가 둥글고 입도가 균등    [eqn: □ = ROOT 12N ~+~ 15°]

(2) [eqn: N]치의 수정

[eqn: N]이 15보다 큰 경우 [eqn: N_m = 15 + 1 over 2 (N-15)]

[eqn: N]이 15보다 작을 경우 수정이 필요 없다.

† 베인시험

(1) 연약한 점성토에 적용

(2) 전단강도 [eqn: s = c_u = {T OVER {{□ D^2 H} OVER 2 + {□ D^3} OVER 6}}]

(3) 액화현상 : 느슨하고 포화된 가는 모래에 충격을 가하면 모래가 약간 수축하여 정(+)의 간극수압이 발생               하며, 이로 인하여 유효응력이 감소하여 전단강도가 떨어져서 모래 위에 있는 하중이 상당히               깊이 빠지는 현상

6. 간극수압계수와 응력경로

† 간극수압계수

(1) 등방압축으로 생기는 간극수압  [eqn: B= □u over □sigma_3]

여기서 B를 간극수압계수 또는 B계수라 한다. B계수는 완전건조시 0이고, 포화시 1이다.

† 응력경로 :

(1) 응력이 변화하는 동안 각 응력상태에 대한 Mohr원의 (p, q)점을 연결하는 선

(2) 응력변화의 과정을 연속적으로 표시할 때의 선을 응력경로라 한다.

(3) 응력이 변할 때 Mohr의 응력원에서 최대전단응력을 나타내는 선

(4) 전응력 및 유효응력으로 표시할수 있다.

(5) 흙의 표준 삼축압축시험시 흙이 파괴될 때까지의 유효응력경로는 일정하다.

※ 모래의 전단특성

(1) 조밀한 모래에서는 전단이 진행됨에 따라 부피가 증가하고, 느슨한 모래에서는 부피가 감소한다. 전단       중 체적이 증가하면 +dilatancy이다. 이와같이 부피의 증가현상을 다이러턴시라한다.

① 사질토 : 밀도가 큰 경우 ; + dilatancy

느슨한 경우 ; - dilatancy

② 점성토 : 정규압밀도 ; + 공극수압, - dilatancy

과압밀도 ; - 공극수압, + dilatancy

제 6 장 토 압

1. 토압의 종류

† 정지토압 ([eqn: P_0] ) : 비김상태를 유지하고 있을 때의 토압

(1) 정지토압계수 [eqn: K_0 = sigma_h over sigma_v]

(2) [eqn: K_0] - 선 : 정지상태에서 Mohr원의 최대전단응력점을 연결한 선

† 주동토압 ([eqn: P_A] ) : 전방으로 전도하려고 하는 경우의 토압

† 수동토압 ([eqn: P_B] ) : 뒷채움 흙중에 파괴를 일어나게 할 때의 토압

† 벽체의 이동과 토압사이의 관계

주동토압 ([eqn: P_A] ) ＠ 정지토압 ([eqn: P_0] ) ＠ 수동토압 ([eqn: P_B] )

[eqn: P_B]

[eqn: P_A]

† 토압이론의 분류

(1) Coulomb의 이론 : 벽마찰을 고려한 흙쐐기 이론

(2) Rankine의 이론 : 벽마찰을 무시한 소성이론

(3) Boussinesq의 이론 : 탄성체 이론

2. Rankine의 토압이론

† 기본가정

(1) 흙은 불압축성의 균질의 분체이다.

(2) 지표면은 무한이 벌어진 한 평면으로 존재한다.

(3) 토압은 지표면에 평행하게 작용한다. 즉 벽마찰 무시

(4) 지표의 모든 하중은 등분포하중이다.

† 지표면이 수평이고 사질토인 경우 연직옹벽에 작용하는 토압

(1) 주동상태

주동토압계수 [eqn: K_A = tan^2 (45°- □ over 2 ) = sigma_v over sigma_h]

(2) 수동상태

수동토압계수 [eqn: K_P = tan^2 (45°+ □ over 2 ) = 1 over K_A]

(3) 토압의 크기

① 전주동토압 [eqn: P_A = 1 OVER 2 K_A □ H^2 = 1 OVER 2 □ H^2 tan^2 (45°- □ over 2 )]

작용점 : [eqn: y = H OVER3] , 파괴면이 수평면과 이루는 각도 : [eqn: □ = 45 + □ OVER 2]

② 전수동토압 [eqn: P_P = 1 OVER 2 K_P □ H^2 = 1 OVER 2 □ H^2 tan^2 (45°+ □ over 2 )]

작용점 : [eqn: y = H OVER3] , 파괴면이 수평면과 이루는 각도 : [eqn: □ = 45 - □ OVER 2]

③ 정지토압   [eqn: P_0 = 1 OVER 2 □ H^2 K_0] (사질토의 경우 [eqn: K_0] = [eqn: 1 - sin□])

† 상재하중이 있는 경우

(1) 토압의 크기

[eqn: P_A = 1 OVER 2 K_A □ H^2 + K_A q_s H]

[eqn: P_P = 1 OVER 2 K_P □ H^2 + K_P q_s H]

† 뒤채움 흙이 이질층인 경우

[eqn: P_A = 1 OVER 2 K_A1 □_1 H_1^2 + K_A2 □_1 H_1 H_2 + 1 OVER 2 K_A2 □_2 H_2^2]

† 지하수가 있는 경우

[eqn: P_A = 1 OVER 2 K_A □_d H_1^2 + K_A □_d H_1 H_2 + 1 OVER 2 K_A □_{su b} H_2^2 + 1 over 2 □_w H_2^2]

† 점성토의 주동 및 수동토압

(1) 주동토압 [eqn: P_A = 1 OVER 2 □ H^2 K_A - 2cH ROOTK_A]

(2) 수동토압 [eqn: P_P = 1 OVER 2 □ H^2 K_P + 2cH ROOTK_P]

(3) 인장균열깊이(점착고) [eqn: Z_c = 2c over □ tan(45°+ □ over 2 )]

: 옹벽에 있어서 압축응력과 인장응력의 합이 0이 되는 깊이

3. Coulomb의 토압이론

(1) 기본가정

① 파괴면은 Rankine의 이론과 같이 평면이다.

② 벽마찰을 고려한다.

③ 가상파괴면 내의 흙쐐기는 하나의 강체와 같다.

④ 만일, 옹벽배면각이 90°이고, 뒤채움 표면이 수평인 상태에서 벽마찰을 무시하면 coulomb의 토압은        rankine의 토압과 그 크기가 같다.

4. 옹벽의 안정조건

(1) 활동에 대한 안정  [eqn: F_s = {R_v tan□} over R_h Ｂ 2]

([eqn: R_v] : 옹벽의 자중과 토압의 연직분력을 포함한 모든 연직력의 합, [eqn: R_h] : 수평력의 총합                    [eqn: □]: 옹벽의 저면과 그 아래 흙과의 마찰각)

(2) 지지력에 대한 안정  [eqn: sigma = P OVER A ± M OVER I y = R_v over B ( 1± 6e over B )]

(3) 전도에 대한 안정  [eqn: F_s = M_R OVER M_D Ｂ 2]

[eqn: M_R] : 저항모멘트,  [eqn: M_D] : 활동모멘트

※ Heaving현상 : 연약한 점토지반중에 도랑을 파면 도랑밑이 윗쪽으로 솟아 오르는 현상

※ 보충

(1) 옹벽이 활동하지 않기 위한 조건

합력의 작용선이 저폭면의 중앙 1/3내에 있을 것

합력의 연직분력에 의하여 생기는 압축응력이 지반의 허용지지력보다 작을 것

합력의 수평분력이 이에대한 저항력(마찰저항)보다 클 것

외력의 합력 작용선이 반드시 저면 내에 있을 것

(2) 앵커 달린 널말뚝

단위길이당 띠장의 반력은 주동토압과 작용 수동토압의 차가 된다.

띠장은 앵커로드에 지점이 있는 등분포하중의 보로 설계한다.

앵커로드의 장력은 띠장의 반력을 앎으로써 결정할 수 있다.

데드맨 앵커는 수동토압을 받는다.

제 7 장 사면의 안정

1. 사면의 파괴

† 사면의 활동 원인

(1) 전단응력의 증대 원인(외적요인)

① 외력의 작용

② 굴착에 의한 흙의 일부제거

③ 지진, 폭파등에 의한 진동

④ 함수비의 증가에 따르는 흙의 단위체적중량 증가

⑤ 인장응력에 의한 균열발생

⑥ 균열내 물의 유입으로 인한 수압발생

(2) 전단응력의 감소 원인(내적요인)

① 흡수에 의한 점토의 팽창

② 간극수압의 증가

③ 흙 다짐이 불충분한 경우

④ 동토나 ice lens의 융해

† 임계활동면 : 안전율의 값이 최소인 활동면으로 가장 불안전한 활동면을 말한다.

2. 사면의 안정해석

† 직립사면의 안정

(1) 한계고   [eqn: H_c = 2~z_0 = 4c over □_t tan(45°+ □ over 2 )]

[eqn: H_c = c over □_t N_s]  ([eqn: N_s] : 안정계수로서 1/안정수)

(2) 안전율  [eqn: F_s = H_c over H]  ([eqn: H] : 사면의 높이)

† 무한사면의 안정

(1) 침투류가 없는 경우

수직응력 [eqn: □ = □Hcos^2 □]

전단응력 [eqn: □ = □Hcos□sin□]

안전율 [eqn: F_s = tan□ over tan□]

(2) 지표면까지 포화된 경우

안전율 [eqn: F_s = gamma _{su b} over gamma _sat tanPHI over tanBETA]

† 유한사면(단순사면)의 안정

(1) 일반적인 원호활동면에 의한 사면파괴의 종류

① 사면내파괴 : 사면의 중간에 굳은 지층, 성토층이 여러층이 있을 때 일어나는 파괴

② 사면선단파괴 : 균일한 흙으로 되어 있을 때 일어나는 파괴

③ 사면저부파괴 : 토질이 비교적 연약한 점착성의 흙으로 사면의 경사각이 비교적 느린 경우 일어나는                     파괴

(2) 안정계수  [eqn: N_s = □H_c over c]

(3) 심도계수  [eqn: n_d = H' OVER H]  ([eqn: H'] : 사면어깨 지표면에서 굳은 지반까지의 깊이,  [eqn: H] : 사면높이)

(4) 사면의 안정해석 방법

① 질량법 : 균질한 흙에 적용

② 절편법 : 비균질토나 간극수압이 발생하는 경우 적용

† 반무한 사면의 안정

: 반무한 사면 파괴의 길이 변화원인은 경사면의 높이, 경사각, 토질에 따라 다르다.

수직응력 [eqn: □ = □Hcos^2 □]

전단응력 [eqn: □ = □Hcos□sin□]

3. 해석법

† 질량법

[eqn: F_s = {c_u L_a r} over {W_1 l_1}]  ([eqn: L_a] : 호의길이)

ex) 그림에서 활동에 대한 안전율은?

sol) 호의길이([eqn: L_a]) = [eqn: 2 pi R theta OVER 360 = 2 pi TIMES 12.1 TIMES 89.5° over 360° = 18.9m]

활동면 내의 무게 [eqn: W = A TIMES gamma TIMES 1 = 70 TIMES 1.94 TIMES 1=135.8t/m]

∴ 안전율 [eqn: F_s = M_R OVER M_D = {c L_a r} over {W x} = {6.63 TIMES 18.9 TIMES 12.1} over {135.8 TIMES 4.5} = 2.48]

† 절편법(분할법)

(1) 가정 : 예상파괴 활동면(가상활동면)은 원호라고 가정한다.

사면의 c와 □가 동일하지 않을경우에 사용한다.

이질토층이나 지하수위가 존재하는 경우에 적합

분할단면의 바닥은 직선으로 본다.

† Fellenius방법 : □ = 0 해석법이다.

사면의 단기해석에 유효

† Bishop의 간편법 : c, □해석법이다.

흙의 장기 안전문제해석에 유효하다.

† 마찰원법 : 토층이 균일한 경우에 적합

4. 흙댐의 사면 안정

(1) 상류측이 가장 위험한 경우 : 시공 직후, 수위 급강하시

(2) 하류측이 가장 위험한 경우 : 시공 직후, 정상침투시

※ 보충

(1) 평면변형시험 : 길이가 매우 긴 사면이나 옹벽 등을 해석

제 8 장 흙의 다짐

1. 개 론

† 흙의 다짐효과에 영향을 주는 요소 : 흙, 함수비, 에너지의 종류와 크기

† 다짐시험방법 : 최대 건조밀도와 최적함수비를 알기 위한 실험실 시험으로 일반적으로 표준시험은 A-1방                  법으로 한다.

(1) 최적함수비([eqn: W_opt], OMC) : 건조밀도가 가장 클때의 함수비

(2) 최대건조밀도([eqn: □_dmax]) : 최적함수비 일때의 건조밀도

2. 실내 다짐

† 다짐에너지와 다짐 방법

(1) 다짐에너지 [eqn: E_c = {W_R ~H ~N_B ~N_L} OVER V]

([eqn: W_R] : 추의 무게, [eqn: H] : 추의 낙하고, [eqn: N_B] : 각 층당 다짐횟수, [eqn: N_L] : 다짐층수)

(2) 다짐 방법

A-1방법 : 2.5kg의 추로 30cm높이에서 낙하시키는 방법, 다짐층수는 3층, 다짐횟수는 25회로 다진다.)

A-2방법 : 4.5kg의 추로 45cm높이에서 낙하시키는 방법,           5층,           25회

체적 : 사용몰드의 지름 10cm인 경우 - 1000□, 지름 15cm인 경우 2209□이다.

표. 다짐 종류

방법	rammer무게	낙하고	타격횟수	층수	몰드안지름	사용시료
A-1 A-2 B-1 C-1 D-1 D-2	2.5 4.5 2.5 2.5 2.5 4.5	30 45 30 30 30 45	25 25 55 25 55 55	3 5 3 3 3 5	10 10 15 10 15 15	No.4체 No.4체 No.4체 19mm체 19mm체 19mm체

† 함수비의 변화에 따른 흙 상태의 변화

수화단계(반고체영역) → 윤활단계(탄성영역) → 팽창단계(소성영역) → 포화단계(반점성영역)

† 다짐에너지 변화에 따른 다짐곡선의 성질

(1) 다짐에너지의 증가에 따라 최대건조단위중량은 증가하고, 최적함수비는 감소한다.

(2) 영공적곡선 = 영공기공극곡선 = 영공기간극곡선 = 포화곡선

: 공기가 차지하는 공극이 0일 때 얻어진 이론상의 최대밀도를 나타내는 곡선

[eqn: □_d = G_s over {1+ wG_s over S} -□_w]

† 흙의 종류에 따른 다짐곡선의 성질

① 양입도일수록 최대건조단위중량은 증가하고 최적함수비는 감소한다.

② 입도분포가 좋을수록 [eqn: □_dmax]는 증가하고, [eqn: w_opt]는 감소한다.

③ 조립토는 세립토에 비하여 건조밀도가 높고, 곡선의 구배가 급하다.

④ 점토분이 많을수록 최적함수비가 높다.

⑤ 사질토일수록 최대건조밀도가 크고, 점성토일수록 작다.

⑥ 다짐에너지가 클수록 최대건조밀도가 크고, 최적함수비는 작다.

⑦ 흙을 다짐하면 전단강도는 증가하고, 투수성 및 압축성은 감소한다.

3. 현장다짐

† 상대다짐도 = [eqn: {현장의~건조밀도(□_d )} over {실험실의~최대건조밀도(□_dmax )} TIMES 100%]

4. 현장관리시험

† 현장에서 건조단위중량을 구하는 방법

(1) 절삭법

(2) 모래치환법

(3) 고무막법 : 물치환법, 기름치환법

(4) 방사선법

5. 현장에서 지지력을 구하는 방법

† 평판재하시험

(1) 적용범위

지지력계수 [eqn: K] = [eqn: 하중강도(q_u) OVER 침하량(y) [kg/□]]  (침하량은 0.125cm를 표준으로 한다.

(2) 지지력계수의 결정

재하판의 직경이 30cm, 40cm, 75cm이며, 각각의 지지력계수를 [eqn: K_30, ~K_40, ~K_75]라 하면

[eqn: K_75 = 1 OVER 2.2 K_30,~~~~ K_75 = 1 OVER 1.5 K_40,~~~~ K_40 = 1.5 OVER 2.2 K_30]

지지력계수의 크기 [eqn: K_30 Ｂ K_40 Ｂ K_75]이다.

† 노상토 지지력비시험([eqn: CBR]시험)

(1) 적용범위 : 아스팔트 포장(연성포장)시 포장두께를 결정하기 위한 지지력을 구하는 시험

(2) 노상토의 지지력비 = [eqn: 시험단위하중 OVER 표준단위하중 TIMES 100% = 시험하중 OVER 표준하중 TIMES 100%]

표. 표준 단위하중 및 표준하중

관입깊이(mm)	표준 단위하중(kg/□)	표준하중(kg)
2.5	70	1370
5.0	105	2030

(3) [eqn: CB R = {2.5mm관입시켰을 ~때의 ~하중(kg)} over 1370(kg) TIMES 100]

[eqn: = {2.5mm관입시켰을 ~때의 ~단위하중(kg)} over 70(kg) TIMES 100]

[eqn: CB R = {5mm관입시켰을 ~때의 ~하중(kg)} over 2030(kg) TIMES 100]

[eqn: = {5mm관입시켰을 ~때의 ~단위하중(kg)} over 105(kg) TIMES 100]

※ 표준은 관입량 2.5mm에 있어서의 값을 취하고 있으나, 5mm인 때의 CBR이 2.5mm보다 큰 경우는 시험     을 되풀이 해서 또 같은 값이 나오면 5mm일 때의 CBR를 취한다.

제 9 장 기 초

1. 기초 일반

† 기초의 최소 구비조건

(1) 최소한의 근입깊이를 보유해야 한다.(동결깊이 이하로 근입)

(2) 안정해야 한다.

(3) 침하량이 허용값을 넘지 않아야 한다.

(4) 기초의 시공이 가능해야 한다.

† 기초의 종류

(1) 얕은 기초(직접기초, 확대기초)

: 독립 footing 기초, 복합 footing 기초, cantilever footing 기초(복합 footing 기초의 일종), 연속 footing       기초,

전면기초(mat기초)-시공면적이 2/3를 넘을 경우, 연약한 지반에 유리하다.

(2) 깊은 기초 : 말뚝 기초, 피어 기초, 케이슨 기초

† 기초파괴의 종류

(1) 국부전단파괴 : 느슨한 모래, 연약한 흙

(2) 전반전단파괴 : 조밀한 모래, 견고한 흙

(3) 관입전단파괴

※ 대단히 조밀한 모래에서는 국부전단파괴와 전반전단파괴의 응력 차이가 크지 않아 거의 동시에 일어난다.

† 지지력의 종류

(1) 극한지지력 : 전반전단파괴시의 응력([eqn: q_u])

(2) 허용지지력 [eqn: q_a = 극한지지력(q_u) over 안전율(F_s)]

(3) 안전율 [eqn: F_s] = 3

2. 얕은 기초의 극한지지력 공식

† Terzaghi의 기초파괴 형상

(1) 영역 Ⅰ은 탄성영역이다.

(2) 영역 Ⅱ는 원호전단영역(급진적영역)

(3) 영역 Ⅲ은 수동영역이다.

(4) 영역 Ⅲ에서 수평선과 [eqn: 45°- □ OVER 2]의 각을 이룬다.

(5) 원호 JE, JD는 대수나선형이고, EG와 DF는 직선이다.

(6) 기초의 형상은 세장기초이며, 평면 변형문제로 해석한다.

† Terzaghi의 극한지지력 공식

(1) 일반식  [eqn: q_u = □~c~N_-c + □□_1 ~B~N_r + □_2 ~D_f ~N_q]

: [eqn: N_c,~ N_r,~ N_q] : 지지력계수로서 마찰각 □의 함수이다. [eqn: □_1, ~□_2] : 지하수위 아래에서는 수중단위중량        을 사용한다. [eqn: □, ~ □] : 형상계수로서 기초의 형상에 따라 변한다.

(2) 기초의 형상계수

구 분	연속기초	정사각형기초	원형기초	직사각형기초
□	1.0	1.3	1.3	1 + 0.3B/L
□	0.5	0.4	0.3	0.5 - 0.1B/L

(3) Terzaghi의 허용지지력 공식  [eqn: q_a = q_u over 3 = 1 over 3 (□~c~N_-c + □□_1 ~B~N_r + □_2 ~D_f ~N_q^* )]  : [[eqn: N_q^* = N_q +2]]

3. 배수조건에 대한 지지력 및 현장재하시험

※ 지지력 : 점성토는 일정하고, 사질토는 기초폭에 비례하여 커진다.

침하량 : 점성토는 기초폭에 비례하여 커지며, 사질토는 기초폭에 직접 비례하지 않으나 최대 4배까지               증가한다.

† 비배수조건(점토지반)

(1) Skempton의 극한지지력

[eqn: q_u = □ c N_c + □D_f]

(2) [eqn: q_u = cN_c]

※ 점토에 대한 지지력은 기초의 폭과 무관하며, 기초의 폭이 커지면 침하량은 증가한다.

† 배수조건(사질토지반)

[eqn: q_u = □□_1 BN_r + □_2 D_f N_q]

※ 기초의 폭이 증가하면 지지력이 증가한다.

4. 말뚝기초

† 말뚝기초의 종류

(1) 지지력에 의한 분류 : 선단지지말뚝, 마찰말뚝, 하부지반지지말뚝

(2) 기능에 의한 분류 : 마찰말뚝, 선단지지말뚝, 불완전 지지말뚝, 다짐말뚝, 인장말뚝

† 현장 콘크리트말뚝

(1) Franky말뚝 : 외관 속에 콘크리트를 채우고 해머로 콘크리트를 때려 땅 속에 관입시킨 후 외관을 고정                 시키고 콘크리트를 때려 구근을 형성시키고 난 후, 외관을 빼면서 콘크리트를 타설하여 시                 공하는 방법

(2) Pedestal말뚝 : 직접 케이싱을 타격하여 땅 속에 박은 후 케이싱을 빼면서 콘크리트를 타설하는 방법

(3) Raymond말뚝 : 외관과 내관을 동시에 박은 후 내관을 뽑아내고 외관 내에 콘크리트를 타설하는 방법

5. 말뚝의 지지력 결정

† 정역학적 공식(Dunham공식)

: Terzaghi의 공식, Dorr공식, Meyerhof공식, Krey의 공식

[eqn: Q_u = Q_p + Q_s]   ([eqn: Q_p] : 말뚝선단지지력,  [eqn: Q_s] : 말뚝의 주면마찰지지력)

† 동역학적 공식(항타공식)

: Hiley공식, Weisbach의 공식, Sander의 공식, Engineering news공식, Terzaghi의 공식

(1) Hiley공식

[eqn: W_r TIMES h TIMES 효율 = R_u TIMES □ + 손실에너지]

([eqn: W_r] : 해머의 무게, [eqn: h] : 낙하고, [eqn: □] : 한 타격으로 인한 말뚝의 침하량, [eqn: R_u] : 말뚝의 저항력)

(2) 엔지니어링 뉴스공식

① 드롭해머(낙하해머)  [eqn: Q_a = {W_r ~h} over {F_s TIMES (□+2.5)}]

② 단동식 증기해머    [eqn: Q_a = {W_r ~h} over {F_s TIMES (□+0.25)}]

③ 복동식 증기해머    [eqn: Q_u = {(W_r +A_p ~p)h} over {F_s TIMES (□+2.5)}]    ([eqn: A_p] : 피스톤의 단면적, [eqn: p] : 증기압)

④ 안전율 [eqn: F_s] = 6

(3) Sander공식

[eqn: Q_a = {W_r h} over {F_s □}] ([eqn: F_s] = 8)

† 부마찰력

(1) 연약지반에 말뚝을 박은 다음 그 위에 성토하는 경우, 또는 연약지반 위에 성토한 다음 말뚝을 박은 경      우 성토하중으로 말미암아 압밀이 일어나면서 말뚝을 아래로 끌어 내려간다.

(2) 지하수위의 저하가 있을 때 일어남

(3) 부마찰력에 의해 지지력이 감소한다.

(4) 군항중 말뚝 1개에 대한 부마찰력 [eqn: Q_f = Q_NF OVER N]  ([eqn: Q_NF] : 부의 주면 마찰력, [eqn: N] : 말뚝수)

† 말뚝의 재하시험

(1) 허용지지력은 하중 - 침하곡선에서 구한 극한지지력의 1/3과 항복하중의 1/2중 작은 쪽을 택한다.

(2) 결과 : 하중 - 침하량 곡선, 하중 - 경과시간 곡선, 침하량 - 시간 곡선을 그린다.

6. 군말뚝(군항)

(1) 군항의 최대 중심간격

[eqn: D_0 = 1.5 ROOT {r ~L}]  ([eqn: r] : 말뚝의 반경, [eqn: L] : 말뚝의 관입깊이)

※ 실제 말뚝간격 d가 [eqn: D_0]보다 작으면 군말뚝(무리말뚝)으로 간주한다.

※ 군항은 전달되는 응력이 겹쳐져서 단항의  지지력에 개수를 곱한 값보다 훨씬 작다.

※ 일반적으로 말뚝의 간격은 2.5d 이상이면 되고, 4d 이상이면 비경제적이다.)

(2) 효율

[eqn: E = 1 - □ over 90 [{(n-1)m+(m-1)n} over mn ]]   ([eqn: m] : 일열에 있는 말뚝의 개수,  [eqn: n] : 말뚝의 열수)

(3) 군항의 허용 지지력 [eqn: Q_ag = EN Q_a]  ([eqn: N] : 말뚝총수 [eqn: Q_a] : 단항으로서의 허용지지력)

(4) 안전율 [eqn: F_s] = 3

7. 피어기초

† 피어공법의 종류

(1) 인력굴착방법 : Chicago 공법, Gow 공법(흙막이로서 강제 원통을 사용한다.)

(2) 기계굴착방법 : Benoto 공법, Calwelde 공법, Reverse circulation 공법

8. 케이슨 기초

† 오픈 케이슨

(1) 케이슨 거치 방법 - 해상거치 : 축도법, 발판식(비계식), 예항식

† 공기 케이슨(pneumatic caisson)

† 박스 케이슨

※ 보충

(1) 허용지지력은 극한지지력의 1/3을 취하는 것이 보통이다.

(2) 허용지내력 : 지지력도 안전하고, 침하량도 허용치를 초과하지 않는 능력을 말한다.

(3) 단말뚝 : 말뚝 1본당 지지력을 말뚝수로 곱하여 전지지력을 구하는 방법

제 10 장 지반개량공법

1. 점성토개량공법

† 치환공법

† 프리로딩공법(preloading공법)

† 샌드 드레인 공법

(1) 설계원리

① 모래말뚝의 배열에 따른 영향원의 직경 [eqn: d_e]

삼각형 배열 ; [eqn: d_e = 1.05S]

사각형 배열 ; [eqn: d_e = 1.13S]   ([eqn: S] : 모래말뚝의 중심간격)

② 평균 압밀도

수평, 연직방향의 투수를 고려한 전체의 평균 압밀도

: [eqn: U = 1 - (1-U-_v ) (1-U_h )]

† 페이퍼 드레인 공법

(1) 샌드 드레인에 비해서 페이퍼 드레인 공법의 잇점

① 시공속도가 빠르다.

② 타설에 의해서 주변지반을 교란하지 않는다.

③ 배수 단면이 깊이에 따라 일정하다.

④ 배수효과가 양호하다.

⑤ 공사비가 싸다.

† 팩 드레이 공법(pack drain공법)

: 샌드 드레인과 페이퍼 드레인의 장점을 복합적으로 이용한 공법

† 고결공법

(1) 석회안정처리공법

(2) 침투압공법(MAIS공법) : 지반내에 반투압 중공원통을 삽입하고, 그 속에 농도가 높은 용액을 넣어 점토                          지반의 수분을 흡수, 탈수시켜 지반을 강화하는 공법

(3) 생석회 말뚝공법 : 탈수효과, 압축효과, 건조 및 화학반응 효과가 있다.

(4) 전기침투공법

† 압성토공법

2. 사질지반개량공법

† 다짐말뚝공법

† 다짐모래말뚝공법 (compozer공법)

: 재료비 절감 목적으로 나무 또는 콘크리트 말뚝 대신 모래를 지반내압입하여 잘 다져진 모래 말뚝을       만드는 공법, 사질토뿐만 아니라 점성토 지반에서도 적용 가능

† 바이브로플로테이션 공법 (vibroflotation공법)

† 폭파다짐공법

† 전기충격공법

3. 일시적 지반개량공법

† 웰 포인트 공법 : 지하수위를 저하시킬 목적으로 사용, 분사현상 및 파이핑현상을 방지할 수 있다.

† 동결공법

† 대기압공법 : 비닐시트 등 기밀한 막으로 지표면을 덮은다음 내부 압력을 저하시켜 대기압을 하중으로                 활용하여 압밀을 촉진하는 공법

† 소결공법

4. 특수 개량공법

† 동다짐공법(동압밀공법)

동다짐에 의한 영향깊이 [eqn: D = □ ROOTWh]  ([eqn: □]=0.5 : 영향계수, [eqn: W] : 낙하추의 무게, [eqn: h] : 낙하고)

† 주입공법

† 토목섬유(지오텍스타일) : 흙 속에 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌등을 사용하여 연약지반을 개량하는                          공법

† 주열식 흙막이 벽체

† 지하연속벽 공법

5. 토질조사 및 시료채취

† 스플릿 배럴 샘플러에 의한 방법

† 샘플링(sampling) : 앏은 관에 의한 시료채취방법

(1) 시료의 불교란 조건(여잉토의 혼입)

① 면적비 [eqn: A_r = {D_0^2 - D_e^2} OVER D_e^2 TIMES 100%]

② 내경비 [eqn: C_i = {D_s -D_e} over D_e TIMES 100%]

† 보오링(boring)

(1) 오거 보오링

(2) 퍼커션 보오링

(3) 로타리 보오링 : 가장 많이 사용

† 사운딩 : rod 끝에 설치한 저항체를 땅 속에 삽입하여 관입, 회전, 인발 등의 저항에서 토층의 성질을 탐            사하는 것

(1) 정적인 것 (점성토 지반에 사용)

: 휴대용 원추관입시험기, 화란식 원추관입시험기, 스웨덴식 관입시험기, 이스키 메터, 베인시험기

(2) 동적인 것 ( 사질토 지반에 사용)

: 표준관입 시험기, 동적 원추관입시험기