아칭현상 - 흙막이 벽체 토압

아칭현상의 정의

아칭현상은 흙 속 응력이 주변 지지부로 재분배되는 현상이다.

흙 입자 사이의 마찰과 전단저항 때문에 하중이 아치 모양으로 전달된다.

모래 상자에서 구멍 부분 모래를 빼도 위의 모래는 아치를 유지한다.

벽체 배면의 아칭 발생 순서

흙막이 벽체 배면에서는 굴착에 따라 아칭이 생긴다.

굴착으로 배면 응력이 바뀌고, 벽체가 굴착 방향으로 조금 변위한다.

그러면 배면 흙의 전단저항이 동원되어 하중이 아치 양단으로 전달되고, 벽체 토압이 줄어든다.

벽체 거동에 따른 세 가지 상태

벽체가 어떻게 움직이느냐에 따라 토압과 아칭이 달라진다.

정지토압 상태는 벽체 변위가 거의 없어 아칭이 생기지 않는다.

주동 상태는 벽체가 흙에서 멀어지며 아칭이 활성화되고 토압이 줄어든다.

수동 상태는 벽체가 흙 쪽으로 밀려 저항이 커지며, 수동 측 아칭으로 설명한다.

헷갈리는 점: 히빙·보일링과 구분

시험에서는 아칭을 히빙·보일링과 구분해 쓰는 것이 중요하다.

히빙은 굴착저면이 융기하는 현상이고, 보일링은 침투수로 사질토가 분출하는 현상이다.

아칭은 응력이 지지 부분으로 재분배되는 현상이라 원인이 다르다.

토압이 완전히 사라진다고 쓰는 것이 가장 흔한 실수다.

직접 풀어 보기

이제 방금 설명한 내용을 적용해 보자.

벽체 변위가 제한되는 경우를 떠올려 보자.

정답은 다음 장면에서 확인한다.

정리

앞 문제의 정답은 아칭이 약해져 토압이 커지는 쪽이다.

아칭은 흙 속 응력이 지지 부분으로 재분배되는 현상이다.

흙막이에서는 주동 상태에서 아칭이 생겨 토압이 줄고, 계측으로 변위를 관리한다.

채점 포인트는 응력 재분배, 변위에 따른 토압 감소, 계측 관리다.