침하의 추정방법과 적용

연약지반의 침하량은 추정하는 시기에 따라 얻을 수 있는 정보량이나 요구되는 정도가 다 르기 때문에 그 목적에 따라 추정 방법을 선택해서 이용할 필요가 있다. 또한 침하 계산에는 많은 가정이나 불확정 요소가 포함되어 있기 때문에 계산 침하량은 하나의 표준값이라 생 각 하고 시공단계에서 동태 관측을 하여 예측값을 수정해 가는 것이 합리적이다.

<표 14.13> 침하 추정 방법의 적용

추정 목적 추정시기 추정

근거 추 정 방 법 적 용 설계 시공

일 반 흙 쌓 기

침하량 ○ ○

토질조사 토질시험 동태관측

설계 시 : S  Si S_C

시공 시 : 침하판에 의한 계측 ∙ 침하량의 횡단분포는 그림 14.51 참조

더 쌓기량 ○ 동태관측 S  S a  bt

t ∙ 포장에 인계할 때 토공계획높이 (P.H.E)를 지키는 것이 원칙 폭원 여유 ○ 기존자료 S    log t_o

t  S_S ∙ 공용 개시 후 5년간의 침하량으로 검토

∙ β는 그림 14.50 참조

횡 단 구 조 물

더 쌓기량 ○ ○ 동태관측

S_r S_r S_r S_rS_S



t 로추정



∙ Sr1, Sr2는 실측치

단면 여유 ○ 토질조사

토질시험 S_r S_r S_r S_rS_S ∙ 요령 ｢철근콘크리트암거｣ 참조

∙ Sr1은 이론치 선행하중

제거 시기 ○ 기존자료

동태관측 S  S_ a  bt

t ∙ 선행하중의 방치기간은 원칙으로 6개월 이상 단, 연약층 두께가 100 mm 이하일 때는 무방.

포 장 노 면

계획 높이

(P.H) ○ 수준측량

-잠정포장 ○ ○ 기존자료

동태관측

설계 시 : S    log t_o t

시공 시 : S  S_ a  bt

t 공용 개시 후 5년 간의 침하량으로 검토

부 속 시 설

방호책, 통신관로 등의 구조

○ ○

토질조사 토질시험 기존자료 동태관측

시공시기에 따라 판정하기로 한다.

주 : ( ) 는 설계 시에는 단면 여유 검토에만 사용한다.

(1) 개략설계 단계에서는 토질조사도 개요밖에 파악할 수 없기 때문에 기존의 자료를 통계적으 로 처리하여 구한 압밀에 관한 정수를 이용하여 침하량을 구하며 실시설계 단계에서는 압밀 시험 결과에 근거로 침하량을 산출한다.

(2) 또한 설계단계에서는 토질조사 결과로부터 침하량을 추정하지만 시공단계에서는 실측 침하 로 부터 장래 침하를 추정하는 방법이 가정 신뢰도가 높은 추정 수단이다. 따라서 시공 단계 에서는 동태 관측에 의해 설계시의 추정 침하량을 수정해야 한다.

(3) 침하의 추정 방법

연약지반의 침하는 하중재하 시 토립자의 입자배열 변화가 주원인으로 주로 모래지반에서 단기간에 발생되는 즉시침하와 점성토층에서 하중에 의해 유발된 과잉간극수압으로 인해 흙 입자의 간극수가 배출됨에 따라 발생되는 1차 압밀침하와 과잉간극수압 소산이후에 장기간 에 걸쳐 크리프(creep) 변형 형태를 발생되는 2차 압밀침하가 있다.

점성토 지반에서는 즉시침하와 2차 압밀침하는 필요시에만 적용하며 단, 고소성점토(CH) 혹은 압축성이 큰 유기질토 등에서는 2차 압밀을 고려하는 것을 원칙으로 한다.

각 침하 형태 및 침하량을 다음 식에 의해 계산한다.

(가) 즉시 침하량 Si (a) 점성토

S_i  A ․ E_

 ․ q_B․ H (일본 도로설계요령)

(b) 사질토

S_i   ․ N p_

․ H ․ log p_ p_ p

(De Beer 제안식 - N 이용) 여기서, A : 지반의 즉시 침하계수

E_ : 연약층의 E의 평균값(kNm^) q_B : 흙쌓기 하중 (kNm^)

H : 연약층 두께(m ) N : 표준관입시험 평균치 p_ : 유효토피응력 (kNm^)

(나) 압밀 침하량 Sc (a) 정규압밀의 경우

S_c    e_o C_c

· H · log p_o

p_o p 

 mv· p · H (b) 과압밀의 경우

① po p  p_c일 경우 S_{c }   e_o

C_s

· H · log p_o

p_o p 

② po p_c  p_o p일 경우 S_c   e_

C_s

· H · log p_ p_c

   e_o C_c

· H · log p_o

p_ p 

(다) 2차 압밀 침하량 Ss

S_s   e C_

· H_p· log t_o

t  C_· H_p· log_t

여기서, H : 연약층 두께(m) C_c : 압축지수(무차원) C_s : 팽창지수(무차원) C_a : 2차 압밀지수

e_ : 연약층의 초기 간극비(무차원)

e : 연약층의 초기 간극비이며, 중앙 심도의 P0 + ΔP에 대한 설계 e-logP 곡선으로부터 구한다.

p_ : 유효상재응력(kNm^)

p : 제체 하중에 따른 연직응력의 증분(kNm^) p_c : 선행압밀하중(kNm^)

H_P : 1차 압밀이 완료된 후의 연약층의 두께(㎝)

t_ : S  logt 곡선에서 침하량이 직선이 되는 시간(1차 압밀완료 시간) t : 1차 압밀이 완료된 시간 후 목표시간까지의 시간간격(가정시간)