동상 현상

동상이란

동상은 겨울철 지반이 얼면서 땅 표면이 부풀어 오르는 현상이다.

물이 얼어 부피가 늘어나는 것만으로는 큰 융기가 생기지 않는다. 핵심은 물 공급에 있다.

얼지 않은 아래쪽에서 물이 계속 올라와 얼음이 층을 이루며 쌓인다.

발생 3요소

동상은 동상성 흙, 물 공급, 동결 온도의 세 조건이 함께 있어야 일어난다.

동상성 흙은 물을 끌어올리는 세립분 흙이다. 실트질 흙이 가장 위험하다.

물 공급은 지하수위가 동결선에 가까울 때 충분해진다. 동결 온도는 동결선을 아래로 전진시킨다.

세 요소 중 하나라도 빠지면 동상은 크게 줄어든다.

발생 과정

동상은 단계적으로 진행된다. 먼저 기온이 떨어져 동결선이 아래로 내려온다.

동결선 바로 위에서는 모관 흡입으로 하부의 물이 공급된다.

공급된 물이 얼어 얼음렌즈가 생기고 체적이 커진다. 그 힘으로 위의 흙이 들려 지표가 융기한다.

봄철 해빙 때 얼음이 녹으며 흙이 연약해져 침하와 하자가 생긴다.

동결심도 계산

동결심도는 동결지수의 제곱근에 비례한다. 식은 z = C√F이다.

정수 C는 일조, 토질, 배수 조건을 반영한다. 여기서는 C를 4로 두고 계산한다.

4 곱하기 루트 500은 약 89.4cm다. 겨울 동결 깊이가 1m 안팎인 것은 상식 범위다.

C가 5로 커지면 약 111.8cm가 된다. 실트질 노상과 배수 불량이 겹치면 동결 깊이가 커진다.

방지 대책

방지 대책은 원인 하나를 없애는 방식으로 나눠 쓴다. 흙, 물, 온도로 분류한다.

흙은 동상성 흙을 조립재로 치환하거나 안정처리한다.

물은 배수와 지하수위 저하, 모관 차단층으로 공급을 끊는다.

온도는 단열층을 두거나 기초를 동결심도 이하에 근입한다.

치환과 근입은 비용이 크고, 단열과 배수는 장기 성능이 흐트러질 수 있다.

정리

정리한다. 동상은 모관수가 올라와 얼음렌즈가 성장하며 지표가 융기하는 현상이다.

발생 3요소는 동상성 흙, 물 공급, 동결 온도다. 답안에는 셋을 모두 쓴다.

방지 대책은 흙, 물, 온도로 나누고, 기초는 동결심도 이하에 둔다.