다일러턴시의 현장 발현

정의와 핵심 개념

다일러턴시는 전단 중 흙의 체적이 팽창하려는 성질이다.

물이 빠져나가지 못하면 이 팽창은 부의 간극수압으로 나타난다.

조밀한 모래와 과압밀 점토에서 이 성질이 뚜렷하다.

발현 원리

실내 비배수 전단에서는 체적 변화가 막혀 있다.

팽창이 억제되면 부의 간극수압이 생긴다.

그만큼 유효응력이 증가해 강도가 커진다.

이 강도는 흙이 원래 가진 값이 아니라 비배수라서 생긴 추가 강도다.

현장에서는 배수 경로가 열려 있어 이 효과가 충분히 발달하지 못한다.

실내 시험의 배수 조건 비교

실내 삼축압축시험은 배수 조건에 따라 UU, CU, CD로 나뉜다.

UU는 배수가 없고, CU는 압밀 단계만 배수되며 간극수압을 측정할 수 있다.

조밀한 모래와 과압밀 점토를 CU로 시험하면 부의 간극수압이 생긴다.

CD 시험은 간극수압을 0으로 유지하므로 이 효과가 나타나지 않는다.

그래서 시험 결과를 현장과 비교할 때 배수 조건을 먼저 확인해야 한다.

계산 예제

가상의 예로, 과압밀 점토 시료에 구속압 100kPa을 가한다.

CU 시험 중 측정된 과잉간극수압은 −30kPa, 즉 부의 값이다.

초기 간극수압을 0으로 보면 유효 구속압은 100에 30을 더한 130kPa이다.

유효 구속압이 30kPa 커진 만큼 겉보기 강도가 높게 나타난다.

이 증가분이 부의 간극수압이 강도를 키우는 이유다.

현장에서는 왜 다른가

현장 발현을 보려면 실내 시험과 현장의 구속 조건 차이를 구분해야 한다.

실내 비배수 전단에서는 체적 변화가 막혀 부의 간극수압이 생긴다.

현장은 배수 경로가 열려 있거나 전단 속도가 느려 체적 변화가 일부 허용된다.

그러면 간극수압이 소산되어 부의 효과가 소멸한다.

그래서 현장에서는 부의 간극수압이 충분히 발달하지 못한다.

헷갈리는 점과 시험 포인트

가장 흔한 실수는 실내 부의 간극수압을 현장에 그대로 적용하는 것이다.

답안에는 배수 조건과 재하 속도를 연결해 쓴다.

배수 조건 구분이나 응력경로 설명이 빠지면 감점된다.

정리

정리하면 다일러턴시는 전단 중 흙의 체적이 팽창하려는 성질이다.

비배수 실내 전단에서는 부의 간극수압이 생겨 강도가 커진다.

현장은 배수로 간극수압이 소산되므로 이 효과가 제한된다.

앞 문제의 답은 130kPa이고, 설계에서는 배수 조건 판정이 핵심이다.