문제] 사질토와 점성토의 특성에 대하여 설명하시요.
답]
Ⅰ. 개요
① 지반의 전단 특성을 파악하는 것은 토공 계획 수립을 위한 기초 자료로서의 의의가 크다.
② 사질토와 점성토는 공학적 성질이 다르므로 토종 재료로서 사용할 때에는 각각의 전단 특성에 대한 검토가 있어야 한다.
Ⅱ. 사질토와 점성토의 구분
Ⅲ. 사질토와 점성토의 공학적 성질
Ⅳ. 사질토의 특성
1) 상대밀도 (Dr)로 공학적 성질판단.
① 사질토 지반의 다짐 상태의 정도를 나타내는 수치로서 다짐 후 느슨한 상태, 촘촘한 상태를 판단
② 상대밀도를 구하는 방법 간극비에 의한 방법
2) 전단파괴 시 다이런턴시 (Dilatancy) 발생.
① 전단응력에 의해 토립자의 배열 상태가 변하는 현상으로
② 조밀한 모래에서는 체적 증대로 +의 Dilastancy
③ 느슨한 모래 체적 감소 -의 Dilatancy
3) 동하중 작용 시 액상화 발생
① 전단강도(S)가
② 포화 사질토 지반의 진동, 충격으로 인해 유효응력을 상실, 전단강도를 잃어 액체화하는 현상.
4) 수두차 발생 시 분사 현상(Quick Sand) 발생
① 침투수압 → 유효응력상실 → 물, 토립자 분출
② 사질토 지반에서 발생
5) Bulking 현상 발생
① 함수비 증가에 의해 모래의 체적이 증가되는 현상
② 함수비 5~6% 일대 체적 최대
6) 상향 침투압 작용 시 Boiling 현상 발생
7) Piping 현상 발생
① Quick Sand 현상으로 Pipe 모양의 물의 통로 형성
② 지하수위가 높고 지중에 대수층으로 인하여 발생하며 투수성이 큰 사질 지반에서 나타난다.
V. 점성토의 특성
1) 지반 굴착시 Heaving 현상 발생
① FS = Mb / Ma > 1.2 : 안전
Ma : 회전 Moment
Mb : 저항 Moment
② 연약 점성호 지반의 총 중량과 지반 지지력 차이로 지반 융기
2) 압밀침하 발생
- 성토 하중으로 발생한 과잉 간극 수압이 오랫동안 수분 배출되면서 압축하는 현상인 압밀침하 발생
3) 딕소토로피 (Thixotropy) 현상 발생
① 강도 저하된 교랑상해 점토가 시간경과후 강도회복
② 일정한 함수비에서 시간 경과 후 강도 회복 현상
4) 부마찰력 현상 발생. (NF)
① 지반침하 → 주면 마찰력이 하향으로 작용.
② Rp > NF + P
5) 예민비 (Sensitivity Ratio)가 큼
① 틱스트로피 현상의 현저한 정도
② St = qu불교란강도) / qur (교한강도)
③ St > 1 : 점성토
St < 1 : 사질토
6) 동상 현상 발생
① 흙속의 간극수가 동결하여 토중에 빙층이 형성되어 지표면이 떠올려지는 현상
② 동상의 주된 원인은 온도, 모관수, 실트질 흙이다.
7) 용탈현상 발생 (Leaching)
해성 점토가 담수에 의해 오랜 시간에 걸쳐 염분이 빠져나가 전단강도가 저하되는 현상.
VI. 높은 함수비 점성토 대책 (현장 적용 시 고려해야 할 사항)
1) 필터층 시공
- 함수비가 높은 재료를 이용하여 토공 작업을 할때에는 적정한 간격으로 모래 자갈을 이용한 필터층을 설치
2) 습지도저 사용
- 전압효과가 높은 습지 도져를 이용하여 중량에 의한 압밀 다짐
3) 안정처리 공법
- Cement, 석회, 화학약품 등을 이용하여 높은 함수비를 가진 점성토의 성질을 개량하여 성토 지반을 안정시킨다.
4) 배수처리
- 침투수 또는 지하수의 흡수를 배제하고 배수송 설치를 배수 처리에 유의
5) 함수비 조정
- 함수비 조절 방법으로 재료를 포설
6) 입도 조정 공법
- 점성토와 입도가 좋은 골재를 혼합시켜 전체적인 재료의 성질을 변화시켜 사용한다.
7) Sheet 사용.
- 1일 작업 마무리 시 비닐 등의 방수 sheet 등으로 덮어 지표수의 침투를 최대한 억제한다.
VI. 결론
점성토와 사질토는 흙이 가지는 전단 특성이 각기 다른 성질을 갖고 있어 현장 사용 시 특성, 시험 등을 통하여 시공법을 선정하여야 한다.
▶ 사질토와 점성들의 특성 비교
1. 사질토 특성
1) 상대밀도로 공학적 성질 판단
2) 전단파괴 다이런턴시(Dilatancy) 발생
3) 동하중 작용 시 액상화 발생
4) 수두가 발생 시 분사 현상(Quicksand) 발생
5) Bulking 현상 발생
6) 상향 침투압 작용 시 Boiling 현상 발생
7) piping 현상 발생
2. 점성토 특성
1) 지반 굴착 시 Heaving 현상 발생
2) 압밀침하 발생
3) 딕소트로피 (Thixotropy) 현상 발생
4) 부마찰력 현상 발생
5) 예민비가 큼
6) 동상현상 발생
7) 용탈현상 (Leaching) 발생
▶ 다짐곡선에 의한 사질토아 점성토의 관계
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