개념 한 쪽
연약지반을 개량하는 공법은 대상 지반의 종류와 목적에 따라 여러 방식으로 구분된다. 샌드드레인과 페이퍼드레인은 배수 경로를 만들어 압밀을 촉진하는 배수 공법이고, 생석회 말뚝공법은 점성토의 수분과 화학반응을 이용해 강도를 높이는 화학적 개량공법이며, well point는 공사 기간 중 지하수위를 저하시켜 일시적으로 지반을 강화하는 방법이다.
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출제기준 단원 「기타 지반개량공법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 배치 관계식 적용 계산 | 1 | 샌드드레인 배치에서 유효지름·간격 관계로 간격 계산하기 |
| 배수재 공법의 특징 판단 | 1 | 페이퍼드레인의 시공 특성과 sand mat 필요성 구별하기 |
| 배경 원리 기반 공법 분류 | 1 | 공법의 목적·지반 적합성·일시성 여부로 공법 구분하기 |
샌드드레인(sand drain)은 지반에 모래 기둥을 설치하여 간극수를 배출시키고 압밀을 촉진하는 공법이다. 사주(모래기둥)를 어떻게 배치하느냐에 따라 하나의 기둥이 담당하는 유효 배수 영역이 달라지므로, 배치 형식별로 유효지름과 기둥 간격 사이의 기하학적 관계를 사용해 설계한다. 정사각형 배치에서는 유효지름 de와 간격 d의 관계가 de = 1.13 d로 정리되며, 정삼각형 배치에서는 de = 1.05 d로 표현된다.
페이퍼드레인(paper drain)은 얇은 배수재를 지중에 설치하는 공법으로, 시공성이 좋아 주변 지반을 크게 교란하지 않는 장점이 있다. 그러나 지중에서 모아진 배수수를 지표면으로 방출하려면 지표면과의 연결 수단이 필요하므로 sand mat 같은 지표면 배수층을 함께 고려해야 한다.
생석회 말뚝공법은 점성토에 생석회를 삽입하여 생석회의 수분 흡수 및 화학반응을 통해 점토의 수분을 줄이고 강도를 증가시키는 공법이다. 점성토는 배수가 느리고 수분 함량이 높아 생석회와의 반응으로 경화 효과가 나타나므로 점성토 개량에 적합하다.
well point 공법은 지하수위를 펌프로 낮춰 공사 중 지반의 전단 강도를 일시적으로 향상하는 방법이다. 이 공법은 장비를 제거하면 원래 수위로 복원될 수 있으므로 일시적 개량공법으로 분류한다.
샌드드레인 설계에서 정삼각형 배치의 대표 계산 예를 보인다. 문제에서 유효지름(de)이 40cm이면 정삼각형 배치 관계 de = 1.05 d를 사용해 간격 d를 구한다. 따라서 d = 40 ÷ 1.05 ≈ 38cm로 계산하여 배치 간격을 결정한다.
배치 형식 비교 시 정사각형 배치의 관계 de = 1.13 d를 함께 기억하면, 동일한 유효지름에 대해 정사각형 배치일 때 간격이 더 작게 산정되어 배수 밀도가 달라지는 점을 이해할 수 있다.
Sand drain공법의 지배 영역에 관한 Barron의 정사각형 배치에서 사주(Sand pile)의 간격을 d, 유효원의 지름을 de라 할때 de를 구하는 식으로 옳은 것은?
정답 ① · 문제는 Barron의 정사각형 배치에서 사주 간격 d로부터 유효원의 지름 de를 구하는 식을 묻고 있다. 정사각형 배치에서는 한 사주가 차지하는 면적을 정사각형 d²로 보고 이를 같은 면적을 갖는 원의 면적 π(de/2)²와 같게 놓아 유도한다.
Barron의 정사각형 배치에서 유효 배수 거리(de)는 사주 간격(d)에 1.13을 곱한 값인 de = 1.13d 로 계산된다.
sand drain 공법에서 sand pile을 정삼각형으로 배치할때 모래기둥의 간격은? (단, pile의 유효지름은 40㎝ 이다.)
정답 ① · 샌드드레인(sand drain)의 유효지름(de)과 모래기둥의 배치 간격(d)의 관계는 정삼각형 배치일 때 de = d × √(2/√3) ≈ 1.05d 가 성립합니다. 문제에서 모래기둥(샌드드레인)의 유효지름이 40cm로 주어졌으므로, 40 = 1.05 × d 를 계산하면 d ≈ 38cm 가 됩니다.
정삼각형 배치 시 간격 d는 유효지름 de를 1.05로 나눈 값과 같으므로 약 38cm이다.
Sand drain에 대한 Paper drain 공법의 장점 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ② · 페이퍼 드레인(Paper drain)은 얇은 종이으로 수직 배수재를 설치하는 공법으로, 연약지반 처리 시 사용됩니다. 이는 새드 드레인(Sand drain) 방식과 달리 시공이 간편하고 속도가 빠르며 배수 단면이 깊이에 따라 균일하게 유지되고 횡방향 변형에 강합니다.
페이퍼 드레인은 수직 배수재로 지표면까지 물을 모아 배출해야 하므로 시공지표면에 sand mat(모래깔기)가 필수적으로 필요하다.
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