삼축시험 공시체 제작과 면적보정

삼축시험과 공시체

삼축압축시험은 흙의 전단강도정수 c, φ를 구하는 대표 실내시험이다.

교란된 흙으로 공시체를 만들고, 시험 중 단면적을 보정하는 과정을 본다.

공시체 제작과 면적보정은 기술사 시험에 반복해서 출제되는 핵심 주제다.

교란 시료 공시체 제작

교란 시료 공시체는 함수비와 밀도를 목표값에 맞추어 다시 성형한 원기둥이다.

먼저 함수비를 확인해 목표값에 맞추고, 비닐로 싸서 10분 이상 반죽한다.

몰드 내면에 셀룰로이드판을 두르고, 흙을 여러 층으로 나누어 넣어 층마다 다진다.

양끝을 정리하고 무게를 잰다. 지름은 상·중·하 위치에서 측정한다.

측정한 공시체는 습윤 보관함에 넣어 시험 전까지 함수비를 유지한다.

치수 기준과 단위중량

공시체 직경은 30~70mm, 높이는 직경의 2~2.5배로 잡는 것이 기준이다.

축변형률 속도는 매분 1%이며, 함수비는 대표 시료 3개를 따로 채취해 측정한다.

습윤단위중량은 공시체 무게를 부피로 나눈 값이다. 부피는 πD²H/4로 구한다.

치수를 잘못 재면 단위중량과 강도 계산값이 함께 틀어지므로 두 번 이상 잰다.

면적 보정

축하중을 받으면 공시체는 옆으로 부풀어 단면적이 커진다. 원단면적을 그대로 쓰면 응력이 작게 계산된다.

보정 단면적은 A0를 (1−εa)로 나누고, 체적변형률 (1−εv)를 곱해 구한다.

직경 50mm이면 A0는 1963.5mm²다. 축변형률 5%, 체적변형률 0%를 대입한다.

체적변형률이 0이면 체적 불변 보정이 되어 단면적이 약 5% 늘어난다.

배수 조건별 시험

삼축압축시험은 배수 조건과 압밀 조건에 따라 UU, CU, CD 시험으로 나뉜다.

UU시험은 압밀시키지 않고 비배수 상태로 전단해 점성토의 단기 안정에 쓰인다.

CU시험은 압밀 후 비배수 전단하고, CD시험은 전 과정을 배수시켜 장기 거동을 본다.

단면적 보정은 세 조건 모두 같은 원리지만, 배수 전단은 체적 변화를 따로 측정한다.

정리

교란 시료는 함수비를 유지하며 균질하게 다져 공시체를 만든다.

치수는 직경 30~70mm, 높이는 직경의 2~2.5배로 잡고, 지름은 세 곳 평균을 쓴다.

시험 중 면적보정은 축변형률에 따라 단면적을 늘려 계산하는 것이 핵심이다.