2.2 압밀이론
2.2.7 간극비-하중 곡선
(a)
법 읽는 방법 (b) 이론 곡선에 따른
의 관계 그림 2.13
관계 (오익주, 2002)⑤가 된다. 특히 주의할 점은 직선 ⑤는 직선의 ②의 연장선상에 있다는 점이다. 즉 처 년압밀곡선은 선행압밀하중의 크기에 무관하게 동일한 직선의 연장선상에 있게 된다.
다시 응력 ′에서 팽창시험을 실시하여 팽창곡선 ⑥이 그려지고 이어서 재압축 곡 선 ⑦이 그려진다. 주의할 점은 재압축곡선 ④와 ⑦은 서로 평행하고 이들은 다시 곡 선 ①과도 거의 평행하다는 사실이다. 이는 곧 곡선 ①이 일종의 재압축곡선이라는 것 을 시사하고 있다.
그림 2.14 간극비-하중곡선 (백영식, 2013)
⑴ 선행압밀하중의 결정
압밀시험은 지층 속에서 채취한 불교란시료에 대하여 실시한다. 만약 지층의 구성 상대를 파악하고 시료채취 깊이를 알면 이 흙이 현재 받고 있는 유효응력(′)은 쉽게 산정할 수 있다. 그런데 지층에 과거 침식과 퇴적이 거듭 일어났거나 지하수위의 변동 이 있었다면 이 흙이 받았던 연직유효응력의 크기는 그때마다 달라졌을 것이다.
흙에 작용해 온 응력이력을 파악하는 것은 중요하다. 어떤 흙이 지금까지 받은 적이 있는 최대 연직유효응력을 선행압밀하중이라 한다. 모래의 경우에는 선행압밀하중 결 정이 극히 어려운 반면 점성토의 경우에는 시험실 간극비-하중곡선에서 이 값을 결정 하는 경험적 방법이 제안되어 있다. 그림 2.15에는 Casagrande가 고안한 선행압밀하중 결정 방법이 제시되어 있다.
선행압밀하중 ′의 결정 순서는 다음과 같다.
① 곡률이 최대(곡률반경 최소)인 점 선택
② 점에서 수평선
③ 점에서 접선
④ ∠ 의 2등분선 을 작도
⑤ 직선부 연장선과 의 교점 :
⑥ 에 대응하는 ′을 얻음
그림 2.15 Casagrande의 선행압밀하중 결정 방법 (장윤석, 2004)
(2) 압축지수
그림 2.16과 같이 하중이 선행압밀하중보다 커지면 정규압밀상태가 되며 이때의 간 극비-하중곡선은 직선이 된다. 즉 교란되지 않은 점성토가 지금까지 받은 최대하중보 다 더 큰 하중을 받게 되면 간극비-하중곡선은 직선이 되며 이를 처녀압밀곡선 또는 처녀압축곡선이라 한다. 그리고 간극비-하중곡선의 직선부, 처녀압밀곡선의 기울기를 압축지수라 하고 기호
로 나타낸다.그림 2.16 처녀압밀곡선에서의 압축지수 결정 (백영식, 2013)
그림 2.16에서 점 ①과 ②에 대하여
log′
log′ log′
log′
′
(2.21)
는 압밉침하량 산정에 사용되는 중요한 지수이다.
가 큰 점성토는 동일한 응력 변화량에 대하여 큰 간극비 감소를 일으키므로 압밀침하량이 더 커진다.(3) 재압축 지수
압밀시험에서 하중을 단계별로 증가시켜가면서 시험을 진행하여 마지막 단계의 하중 64
로 압밀 완료시킨 다음 하중을 32
, 16
등과 같이 감소시켜가면 서 각 하중 단계별 간극비-하중 관계( log′)를 구하면 팽창곡선이 얻어진다. 즉 하 중감소에 따라 간극비는 약간씩 증가하여 시료는 다시 부풀어 오른다.팽창시험이 끝난 후 하중을 다시 단계별로 증가시켜 가면 시료는 재 압축되어 간극 비는 다시 감소한다. 이 과정의 log′관계를 재압축곡선이라 하고 이들 구간은 직 선이 아니라 곡선이 된다.
그림 2.17에서 보는 것과 같이 팽창 및 재압축곡선은 완만하며 그 기울기는 압축지
수에 비해 대단히 작다. 팽창 및 재압축 과정에 있는 흙은 과압밀상태이며, 선행압밀하 중은 팽창 시작의 하중이 된다.
선행압밀하중보다 적은 응력 범위 즉 과압밀 상태에서 하중을 증가시켜 선행압밀에 이르는 간극비-하중곡선이 재압축 곡선이며 재압축 곡선의 기울기를 재압축지수라 하 고 기호
로 표시한다.그림 2.17 팽창 – 재압축곡선 (장윤석, 2004)
그림 2.17에서 점 ①, ②에 대하여
log′
log′ log′
log′
′
(2.22)