분사현상(보일링)

정의

분사현상은 상향 침투수압으로 유효응력이 0이 되는 현상이다.

그 결과 사질토는 전단강도를 잃고 모래가 물과 함께 솟아오른다.

굴착 현장에서는 이를 보일링이라고 부른다.

발생 원리

굴착 배면과 저면에 수위차가 생기면 물이 흙막이 벽 하단을 돌아 흐른다.

이 흐름이 위쪽으로 바뀌면 간극수압이 커지고 유효응력이 줄어든다.

유효응력이 0이 되면 사질토의 전단강도가 사라진다.

한계동수경사

한계동수경사는 유효응력이 0이 되는 동수경사이며 식으로 구한다.

분자는 흙입자 비중에서 1을 뺀 값, 분모는 1에 간극비를 더한 값이다.

안전율은 한계동수경사를 실제 동수경사로 나눈 값이다.

보통 안전율 1.5 이상을 기준으로 검토한다.

계산 예

가상의 값으로 계산해 보자. 비중 Gs는 2.70, 간극비 e는 0.85다.

먼저 한계동수경사를 구하면 약 0.919가 된다.

이를 실제 동수경사 0.6으로 나누면 안전율은 약 1.53이다.

1.53은 기준 1.5보다 크므로 기준을 만족한다.

유형 비교

앞 문제의 정답은 안전율이 기준보다 작아진다는 것이다.

이제 헷갈리기 쉬운 현상들을 비교해 보자.

보일링은 사질지반의 상향 침투가 원인이고, 히빙은 점토지반의 지지력 파괴다.

파이핑은 흐름이 집중되어 수로가 커지는 현상이다.

보일링은 방치하면 파이핑으로 발전하므로, 두 대책은 침투 경로 연장에 초점을 둔다.

대책과 정리

대책은 침투 경로를 늘리거나 수두차를 줄이는 방향으로 세운다.

근입장을 불투수층까지 깊게 하면 침투 경로가 길어져 동수경사가 낮아진다.

지하수위를 낮추는 공법이나 차수성 흙막이도 대책이 된다.

시험에서는 원인과 안전율 계산, 히빙·파이핑과의 비교를 함께 쓴다.