토목기사 압밀시험 — 압축계수와 e-logP·시간 곡선

압축계수는 하중-간극비 자료에서 바로 계산한다. av = (e1 − e2)/(σ2 − σ1)이며, 하중이 σ1에서 σ2로 늘 때 간극비가 e1에서 e2로 줄어든 양으로 구한다. 하중강도가 3.0kg/cm²에서 4.6kg/cm²로 늘 때 간극비가 2.7에서 1.9로 줄었다면 av = (2.7−1.9)/(4.6−3.0) = 0.8/1.6 = 0.5cm²/kg다. 간극비 변화량과 응력 증가량을 뒤집거나, 감소량을 더한 값이 오답이다.

e-logP 곡선은 하중에 대한 압축 특성을 준다. 가로축을 로그로 잡은 이 곡선의 기울기에서 압축지수 Cc를 구하고, 곡선의 꺾이는 점에서 선행압밀압력을, 재하중과 제하중의 기울기 차이에서 팽창지수를 읽는다. 반면 압밀계수 Cv는 시간에 따른 압밀 속도에서 나오므로 e-logP 곡선만으로는 구할 수 없다. e-logP에서 Cv를 구할 수 있다고 적은 선지가 오답이다.

시간-침하량 곡선은 압밀 속도를 준다. 시간에 따른 침하량을 그린 이 곡선에서 압밀계수 Cv를 구하고, 투수계수 k는 k = Cv·mv·γw 관계로 이어진다. 압축지수 Cc는 하중-간극비 곡선의 기울기이므로 시간 곡선에서는 나오지 않는다. 하중 축이면 압축성(Cc·선행압밀압력·팽창지수), 시간 축이면 속도(Cv)라는 짝이 답을 가른다.

압밀 시간과 경험식도 계산한다. 압밀도에 따른 시간은 시간계수 Tv = Cv·t/Hdr²로 묶이며, 배수 거리 Hdr는 단면배수이면 층 두께의 절반, 양면배수이면 두께의 1/4이 된다. 같은 압밀도에서 소요 시간은 배수 거리의 제곱에 비례하므로, 단면배수로 400일 걸리는 층을 양면배수로 바꾸면 배수 거리가 절반이 되어 100일이 된다. 압밀도 50%일 때 Tv = 0.196을 넣어 t를 구하고, 두께 2cm 공시체의 50% 압밀이 6분이면 두께 3.6m 층은 배수 거리비의 제곱만큼 시간이 늘어난다. 정규압밀 점토의 압축지수는 Skempton 경험식 Cc = 0.009(LL − 10)으로 추정하므로, 액성한계 60%이면 Cc = 0.45다. 침하량은 S = [Cc·H/(1+e0)]·log[(σ0′+Δσ)/σ0′]로 구한다.