액상화 (Liquefaction)

정의

액상화는 포화된 사질토가 동하중을 받아 전단강도를 잃는 현상이다.

과잉간극수압이 올라 유효응력이 줄고, 흙이 액체처럼 거동하게 된다.

유효응력은 전응력에서 간극수압을 뺀 값이다.

원리

간극수압이 커지면 유효응력이 줄어든다. 유효응력은 전응력에서 간극수압을 뺀 값이다.

유효응력이 줄면 전단저항도 함께 줄어 흙이 저항을 잃는다.

간극수압이 전응력과 같아지면 유효응력은 0이 되고 완전한 액상화에 이른다.

판정

액상화 판정은 CRR을 CSR로 나눈 안전율 Fs로 한다.

예제에서 CSR은 0.43, CRR은 0.38이므로 Fs는 약 0.88이 된다.

Fs가 1.0 이하이면 해당 깊이는 액상화 발생으로 판정한다.

느슨한 사질토에서 CSR이 CRR보다 크므로 이 판정 결과가 타당하다.

유형과 시험 포인트

정답은 발생이다. Fs가 0.88로 1.0 이하이므로 액상화 발생으로 판정된다.

흐름 액상화는 드물지만 피해가 크고, 반복 유동은 빈번하지만 피해가 다양하다.

가장 흔한 실수는 액상화를 '모래가 물에 뜨는 현상'으로만 쓰는 것이다.

답안에는 과잉간극수압과 유효응력의 인과를 써야 한다.

대책과 정리

대책은 지반 조건과 연결해 쓴다. 밀도 증가, 간극수압 소산, 구조적 보강의 세 방향으로 나뉜다.

느슨한 사질토는 다짐으로 밀도를 높이고, 쇄석말뚝은 배수 경로를 만들어 과잉간극수압을 줄인다.

기존 시설 인접 시에는 진동을 줄이는 공법을 우선한다.

피해 형태를 먼저 적고, 그에 맞는 대책을 연결한다.