간극수압비

정의

간극수압비는 흙 속 과잉간극수압을 전응력으로 나눈 값이다.

무차원 값이라 단위가 없고, 흙댐과 사면의 안정 해석에서 간극수압 크기를 나타낸다.

정식으로는 점의 간극수압 u를 연직 전응력 σv로 나눈다.

여기서 u와 σv는 모두 Pa 단위다.

두 가지 쓰임

두 가지 간극수압비는 기호가 비슷해도 쓰이는 곳과 정의가 다르다.

간극수압계수 B는 비배수 상태에서 전응력 증분에 대한 간극수압 증분의 비다.

포화토에서 B는 1에 가깝고, 축조 중 과잉간극수압 추정에 쓴다.

사면안정의 r_u는 흙 자중 기준으로 무차원화한 현장 값이다.

수위 급강하와 간극수압

수위가 급히 내려가면 상류 사면에서 물이 빠지지 못해 간극수압이 남는다.

남은 간극수압은 유효응력을 줄여 전단저항을 떨어뜨린다.

점토 코어는 투수계수가 작아 소산이 늦으므로 가장 위험한 조건이 된다.

그래서 급강하 조건에서는 상류 사면을 따로 검토해야 한다.

예제: 무한사면 안전율

무한사면에서는 간극수압비 r_u로 안전율을 구한다. 가상의 값으로 계산한다.

간극수압은 u = r_u·γt·z로 구한다. 0.3 × 18 × 5 = 27 kPa이다.

분자는 약 23.4 kPa, 분모는 약 38.97 kPa이다.

그 결과 안전율은 약 0.60이 된다.

정답과 시험 포인트

정답은 불안정이다. 안전율 0.60은 1보다 작으므로 사면이 불안정하다.

시험에서는 검토 대상을 섞으면 안 된다. 상황마다 보는 사면이 다르다.

시공 말기는 최대 간극수압, 장기 담수 후는 정상침투 유선망을 본다.

급강하 직후에는 상류 사면을 검토하는 것이 핵심이다.

정리

정리한다. 간극수압비는 과잉간극수압을 전응력으로 나눈 무차원 비다.

흙댐의 B와 사면의 r_u는 기호가 비슷해도 정의와 쓰임이 다르다.

급속 수위 강하 시에는 상류 사면이 가장 위험하며, 저투수성 점토에서 특히 그렇다.

설계 단계에서 급강하 조건을 검토에 포함해야 한다.