암반층 포함 굴착 토압

암반층 토압이란

암반층이 섞인 굴착에서는 가시설 벽체에 걸리는 측압을 따로 본다.

토사용 토압 공식을 그대로 쓰면 벽체 설계가 빗나갈 수 있다.

그래서 정의와 경험토압, 정지토압의 구분을 먼저 잡아야 한다.

정지토압

벽체가 거의 움직이지 않을 때 작용하는 토압을 정지토압이라 한다.

수평 유효응력은 연직 유효응력에 정지토압계수를 곱해 구한다.

사질토와 정규압밀 점토에서는 Jaky 식 K0 = 1 - sinφ′가 널리 쓰인다.

과압밀 점토는 과압밀비가 커질수록 K0가 커진다.

지반별 토압 비교

지반 조건에 따라 암반의 토압 산정 방법이 달라진다.

토사는 흙 중량에 따른 삼각형 분포로 보고 경험토압과 Rankine 식을 쓴다.

연암과 풍화암은 절리 간격에 따른 완화 분포로 보고 경험토압을 감소 보정한다.

경암은 불연속면을 따라 국부 집중이 생기므로 쐐기 파괴를 먼저 검토한다.

정답은 쐐기 파괴다. 토사식은 연속체 가정이라 경암에 맞지 않는다.

설계 절차

암반층 토압은 설계 절차에 따라 단계적으로 산정한다.

먼저 지층을 구분하고 RMR 또는 Q로 암반 등급을 정한다.

토층과 암반의 토압 계수와 등가 물성을 구한다.

벽체 변위 허용치에 따라 정지토압 또는 경험토압 분포를 고른다.

불연속면 방향과 굴착 방향을 보고 쐐기 파괴 여부를 확인한다.

마지막으로 단계별 지보 하중을 계산하고 계측으로 검증한다.

토압 종류 비교

이번에는 벽체의 변위 방향에 따라 세 가지 토압을 비교한다.

주동토압은 가장 작고, 일반적인 흙막이 벽체 설계의 기본이다.

정지토압은 변위가 억제되는 지중벽 같은 구조물에 쓰인다.

수동토압은 근입부 안정 검토에 쓰여, 설계 목적에 따라 고른다.

핵심 정리

정리하자. 경험토압은 계측 자료에 근거한 보조 설계값으로 쓴다.

암반 구간에서는 불연속면과 현지 응력을 반영해야 한다.

정지토압계수는 현장 응력 측정 결과를 우선 반영한다.

암반 물성을 보정하고 계측으로 검증한다.