표준관입시험(SPT)

정의

표준관입시험은 지반의 밀도와 강도를 추정하는 원위치 동적 관입시험이다.

시추공에 표준 샘플러를 넣고 63.5kg 해머를 76cm 높이에서 떨어뜨린다.

샘플러를 30cm 관입시키는 데 든 타격 횟수가 N값이다.

장치와 원리

이 시험은 해머를 떨어뜨려 로드 끝의 샘플러를 두드리는 구조다.

해머 낙하 에너지가 로드를 통해 샘플러에 전달되어 지반을 관입시킨다.

샘플러는 외경 51mm, 내경 35mm의 분할관으로 교란 시료를 얻는다.

관입 저항을 타격 횟수로 바꿔 상대밀도와 강도를 간접 추정한다.

시험 절차와 N값

먼저 보링공을 굴착하고 샘플러를 로드에 연결해 공저까지 내린다.

샘플러 교란을 막으려고 먼저 15cm를 예비타격한다.

이어서 본타격으로 샘플러를 15cm씩 세 구간 관입시키며 횟수를 센다.

예비타격 뒤 30cm에 든 타격 수, 즉 뒤 두 구간의 합이 N값이다.

유사 원위치 시험 비교

SPT와 비슷한 원위치 시험으로 콘관입시험과 베인전단시험이 있다.

SPT는 동적 관입으로 N값과 교란 시료를 얻으며 주로 사질토에 쓴다.

CPT는 연속 프로파일을, 베인은 점토의 비배수 전단강도를 얻는다.

세 시험은 서로 보완하므로 지반 조건에 따라 골라 쓴다.

한계와 보완

SPT에는 한계가 있다. 느슨한 모래와 매우 연약한 점토는 샘플러 관입으로 교란된다.

느슨한 모래는 액상화가 일어나 측정값이 원래 상태와 다를 수 있다.

해머 에너지도 장비와 작업자에 따라 달라지는 한계가 있다.

그래서 N값 보정과 보완 시험을 함께 쓴다. 점토는 베인, 연속 지층은 CPT다.

계산 예제

보정은 측정한 타격 횟수를 설계 기준 값으로 바꾸는 과정이다.

보정식은 N60 = N × CE × CR로 쓰며, CE는 에너지, CR은 로드 길이 보정계수다.

계수 값은 계산 연습용 기호이니 변화하는 방향만 확인하자.

정리

표준관입시험의 핵심을 정리한다.

해머 63.5kg을 76cm에서 낙하시켜 30cm 관입 타격 수가 N값이다.

N값은 보정 후 설계에 쓰며, 점성토는 다른 시험과 함께 판단한다.