개념 한 쪽
점성토 지반은 물 빠짐이 나빠 침하와 강도 문제가 발생하기 쉬우므로 배수 촉진, 치환, 전단강도 향상 등 목적에 따라 적절한 개량공법을 선택해야 한다. 공법은 지반 특성에 따라 적용 적합성이 달라지므로 공법의 원리와 적용 조건을 구분하여 판단해야 한다.
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출제기준 단원 「점성토 지반개량공법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 프리로딩 적용 조건 판단 | 1 | 프리로딩의 적용 적합성을 시간·층두께·압밀계수 관점에서 가리기 |
| 평판재하시험 허용지지력 계산 | 1 | 항복하중·극한하중 기준으로 허용지지력을 계산해 단위면적 당 값 도출하기 |
| 점성토에 부적합한 공법 고르기 | 1 | 지반 종류에 따라 공법의 적용 적합성을 구분해 부적합 공법 선택하기 |
프리로딩(Preloading)은 연약 지반 위에 미리 하중을 재하하여 자연 압밀을 유도하는 공법이다. 이 공법은 지반 내 물이 빠져나가며 압밀되는 시간이 필요하므로 압밀계수가 크고 점성토층의 두께가 얇아 단기간에 목표 압밀도를 달성할 수 있는 경우에 적합하다. 시간이 부족하거나 층두께가 두꺼운 경우에는 단독 적용이 부적합하고 샌드 드레인 등 배수 보조 공법을 병행해야 한다.
샌드 드레인, 치환, 생석회 말뚝, 침투압 등의 공법은 점성토의 배수 촉진이나 화학적·물리적 개량을 통해 지반 자체를 영구적으로 개선하는 공법이다. 반면 웰 포인트 공법은 굴착 중 지하수를 펌핑하여 지하수위를 낮추는 일시적인 공법으로 공사 종료 후에는 효과가 사라지는 특징이 있다.
Vibro‑flotation(바이브로플로테이션)은 진동을 통해 사질토를 조밀화하는 다짐 공법으로 느슨한 모래지반에 적합하다. 점성토는 투수성이 낮고 입자간 결합이 강하여 진동 다짐의 효과가 미미하므로 점성토 개량에는 부적합하다.
평판재하시험은 현장에서 작은 판으로 지반의 지지력과 침하특성을 파악하는 시험이다. 점토지반의 경우 판 폭에 따른 침하량 영향이 적은 반면 사질토에서는 재하판의 폭이 지지력에 영향을 줄 수 있다. 평판재하시험에서 허용지지력은 극한하중을 안전율로 나눈 값과 항복하중의 절반 중 작은 값을 채택하여 계산한다.
프리로딩 관련 문제에서는 '시간적 여유'와 '층두께·압밀계수'를 기준으로 판단하는 실수를 피해야 한다. 압밀계수가 크고 층이 얇아 단기간에 압밀이 가능한 경우에는 프리로딩을 선택하고, 층이 두껍거나 시간이 부족한 경우에는 다른 공법을 고려해야 한다.
평판재하시험 관련 문제에서는 허용지지력 산정 과정의 두 기준인 극한하중/3과 항복하중/2를 비교하여 더 작은 값을 취한 뒤 재하판 면적으로 나누는 절차를 잊지 않아야 한다. 또한 재하판 크기에 따른 규모 효과는 지반 종류에 따라 다르므로 '모래는 폭에 비례, 점토는 폭과 무관'이라는 구분을 활용하여 선지를 판별하면 유리하다.
연약지반 개량공법중 프리로딩(preloding) 공법은 다음 중 어떤 경우에 채용하는가?
정답 ② · 프리로딩(Pre-loading) 공법은 연약지반에 미리 구조물의 하중 정도를 가하여 압밀을 유도하고 침하를 미리 발생시킨 뒤 하중을 제거하고 본 구조물을 시공하는 방법입니다. 이 공법은 압밀을 상당 기간 동안 자연적으로 진행시켜야 하므로 압밀계수가 크고 (압밀이 빠르게 진행되고) 점성토층의 두께가 얇아 소요 시간이 적게 걸리는 경우에 가장 효율적이고 경제적으로 채용됩니다.
프리로딩은 자연 압밀에 시간이 필요하므로, 압밀계수가 크고 층이 얇아 소요 시간이 짧은 경우에 적합하다.
어느 지반에 30㎝ × 30㎝ 재하판을 이용하여 평판 재하시험을 한 결과 항복하중이 7t, 극한 하중이 15t이었다. 이 지반의 허용 지지력은 다음 중 어느 것인가?
정답 ② · 평판 재하시험 결과로부터 허용 지지력을 산정할 때는 극한 하중을 안전율로 나눈 값과 항복 하중의 절반 값 중 작은 값을 취합니다. 보통 안전율을 3으로 적용하므로, 극한 하중 15t을 3으로 나눈 5t과 항복 하중 7t의 절반인 3.5t 중 작은 값인 3.5t을 허용 지지력으로 봅니다.
평판 재하시험의 허용 지지력은 극한하중/안전율(보통 3)과 항복하중/2 중 작은 값을 취합니다.
평판재하시험에서 결과를 이용할 때 고려해야 할 사항들 중 틀린 것은?
정답 ② · 평판재하시험의 scale effect에 따르면, 모래지반과 같은 비점성토 지반의 경우 지지력은 재하판의 폭에 비례하여 증가하는 경향이 있습니다. 반면, 점토지반과 같은 점성토 지반의 침하량은 재하판의 폭에 거의 무관하거나 영향이 적은 것으로 알려져 있습니다.
평판재하시험의 규모 효과는 지반 종류에 따라 다르게 적용되므로, 점토지반 침하량은 판 폭과 무관하다는 설명이 옳다.
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