급속수위강하 과잉간극수압 설명

정의

급속수위강하 과잉간극수압은 수위가 빠르게 내려갈 때 흙 속에 남는 간극수압 증가분이다.

점토처럼 투수계수가 작은 흙은 물이 천천히 빠져 과잉간극수압이 남는다.

이 수압은 유효응력을 줄여 전단강도와 사면 안전율을 떨어뜨린다.

발생 원리

수위가 빠르게 내려가면 상류 사면을 누르던 외부 수압이 먼저 줄어든다.

그러나 점토처럼 투수계수가 작은 흙은 간극수가 천천히 빠져나간다.

그 결과 간극수압이 정상 상태보다 높게 흙 속에 남는다.

이 잔류 과잉간극수압은 유효응력을 줄여 전단강도를 떨어뜨린다.

전단강도가 낮아지면 사면 안전율도 함께 떨어진다.

간극수압계수 B

간극수압은 Skempton 식으로 나타낸다.

Δu는 과잉간극수압이고, Δσ1과 Δσ3는 주응력 증분이다.

B는 등방응력에 대한, A는 전단에 의한 간극수압계수다.

완전포화된 흙에서는 B를 1에 가깝게 본다.

해석법 비교

해석법은 간극수압을 어떻게 넣느냐에 따라 나뉜다.

전응력 해석은 배수가 일어나지 않는다고 보고 비배수 강도를 쓴다.

유효응력 해석은 과잉간극수압의 시간적 소산을 따로 계산해 정밀하다.

B, A 계수 방식은 계산이 간단해 간이 설계와 초기 검토에 쓴다.

두 방식은 결과가 달라서 해석 목적을 먼저 정해야 한다.

계산 예

간이 식으로 전응력 변화 Δσ가 있을 때 Δu = B·Δσ를 쓴다.

전응력 변화 200 kPa와 B = 1.0을 대입한다.

그러면 과잉간극수압은 전응력과 같은 값이 된다.

직접 풀어 보자.

정리와 시험 포인트

정답은 200 kPa이다. 이 결과로 유효응력이 0에 가까워져 전단강도가 크게 줄어든다.

시험에서 가장 많이 틀리는 것은 과잉간극수압이 남아 있다는 점을 놓치는 것이다.

가정한 B가 실제 과잉간극수압보다 작으면 비안전측이 된다.

전응력은 과잉간극수압과 유효응력의 합과 같다.

계측값이 있으면 유효응력 해석, 없으면 전응력 해석을 택한다.