굴착저면 안정성

개념 정의

굴착저면 안정성은 흙막이 굴착에서 구덩이 바닥이 무너지지 않는지 검토하는 일이다.

벽 자체가 튼튼해도 바닥이 솟아오르거나 모래가 빨려 올라오면 벽은 무너진다.

대표적인 현상은 히빙, 보일링, 파이핑이다.

구조와 원리

점성토에서는 배면 흙의 중량이 저면 지지력을 넘으면 히빙이 생긴다.

사질토에서는 굴착면과 배면의 수위차로 상향 침투가 생기고, 유효응력이 0에 가까워진다.

벽체 아래 근입장이 짧으면 수동저항이 부족해 벽체가 회전하거나 변형한다.

그래서 점성토와 사질토를 나눠 지배 요인을 따로 검토해야 한다.

히빙 안전율 식

히빙은 저면 지지력과 배면 흙의 중량을 비교하는 식으로 검토한다.

분자는 지지력 계수와 비배수 전단강도의 곱이고, 분모는 배면 흙의 중량과 상재하중이다.

계산한 안전율이 기준 이상이면 대체로 안정으로 본다.

기준에 못 미치면 근입장 연장이나 저면 지반 개량을 검토한다.

현상별 비교

히빙, 보일링, 파이핑은 발생 지반과 지배 힘이 달라 구분해서 답해야 한다.

보일링은 상향 동수경사를 한계 동수경사와 비교해 판정한다.

파이핑은 보일링이 진행되어 지반 안에 침투로가 생긴 상태로 보는 것이 일반적이다.

보일링 대책으로는 근입장을 불투수층까지 연장하거나 지하수위를 낮춘다.

정리와 시험 포인트

가장 흔한 실수는 히빙과 보일링을 같은 현상으로 쓰는 것이다.

히빙은 안전율로, 보일링은 동수경사로 판정한다는 점을 구분해 쓴다.

근입장 연장은 히빙과 보일링 양쪽에 공통으로 쓰이는 대책이다.

시공 중에는 계측으로 벽체 변위와 간극수압을 확인해 가정을 검증한다.