액상화

액상화의 정의

액상화는 포화된 사질토가 진동을 받아 액체처럼 거동하는 현상이다.

과잉간극수압이 초기 유효응력을 상쇄하면 유효응력이 0에 가까워진다.

유효응력은 토립자가 맞물려 받는 힘이라, 사라지면 전단강도도 사라진다.

발생 원리와 조건

진동전단응력이 커지면 과잉간극수압이 오르고 유효응력이 줄어든다.

느슨한 모래는 체적을 줄이려 하지만 물이 빠지지 못해 수압이 빠르게 오른다.

발생 조건은 포화 상태, 얕은 지하수위, 충격하중의 세 가지다.

모래와 실트로 된 두꺼운 퇴적층일수록 발생에 유리하다.

안전율 계산 예

단순화 절차는 저항응력비(CRR)를 전단응력비(CSR)로 나눠 안전율을 구한다.

가상의 예로 깊이 5m에서 CSR은 0.25, CRR은 0.30이라 하자.

이 값으로 안전율의 식을 세워 보자. 1.0 이상이면 안전한 것으로 판정한다.

이제 직접 계산해 보자.

정답은 1.20이며 1.0 이상이므로 안전한 것으로 판정된다.

평가 기준값

액상화 평가 기준은 도시철도 내진설계기준 제18조가 근거다.

설계 지진규모는 지진구역 I, II 모두 6.5를 적용한다.

본평가 안전율이 1.0 미만이면 기초와 지반의 안전성을 평가한다.

시추는 액상화 저항응력 평가를 위해 지표면 아래 20m까지 실시한다.

흐름과 순환 액상화

액상화는 발생 메커니즘에 따라 흐름 액상화와 순환 액상화로 나눈다.

흐름 액상화는 정적 하중 변화로도 일어나 지진 외 원인까지 검토한다.

순환 액상화는 지진 시 반복 전단으로 일어나 내진 설계의 직접 대상이다.

도시철도 내진설계기준은 지진 충격하중을 대상으로 하므로 순환 액상화 평가가 중심이 된다.

핵심 정리

액상화를 정의, 원리, 평가, 대책의 순서로 정리한다.

정의는 과잉간극수압과 유효응력 감소로 설명해야 감점되지 않는다.

판정은 본평가 안전율 1.0 기준으로 하고, 대책은 원리와 연결해 쓴다.

시험에서는 이 네 가지를 묶어 묻는다는 점을 기억하자.