압밀침하량 산정 방법

압밀침하량이란

압밀침하량은 포화 점성토에 하중이 가해져 생기는 체적 감소에 의한 침하량이다.

물이 가득 찬 점토는 하중을 처음에 간극수압으로 받아 침하가 천천히 진행된다.

과잉간극수압이 0이 되는 1차 압밀과, 그 뒤의 2차 압밀로 나뉜다.

침하가 생기는 원리

물이 가득 찬 점토에 하중이 가해지면 과잉간극수압이 먼저 생긴다.

배수가 진행되면 과잉간극수압이 0으로 줄고 유효응력이 증가한다.

유효응력이 늘면 간극비가 e0에서 e로 줄고, 그 감소량이 침하가 된다.

즉 압밀침하는 과잉간극수압이 유효응력으로 바뀌며 간극비가 줄어드는 현상이다.

정규압밀 점토의 침하 식

정규압밀 점토의 1차 압밀침하량은 이 식으로 구한다.

여기서 Cc는 압축지수, H는 점토층 두께, e0는 초기 간극비다.

p0는 재하 전 유효응력, Δp는 구조물 하중이 만든 유효응력 증가량이다.

로그 항은 응력비다. 응력이 커질수록 침하량이 커진다.

정규압밀과 과압밀 구분

정규압밀점토는 현재 유효 상재하중이 과거 받은 최대 압력, 즉 Pc와 같다.

과압밀점토는 과거에 더 큰 하중을 받았다. 현재 하중이 Pc보다 작으면 재압축 구간이다.

p0+Δp가 Pc를 넘는 경우는 Cr 구간과 Cc 구간으로 나누어 두 값을 합산한다.

공식을 고르기 전에 점토가 정규압밀인지 과압밀인지 먼저 확인해야 한다.

계산 예제

점토층 두께 4m, 초기 간극비 1.0, 압축지수 0.3인 정규압밀 점토를 본다.

재하 전 유효응력 100kPa에 증가응력 50kPa이 더해지는 경우다.

0.6에 log 1.5를 곱한다. log 1.5는 약 0.176이다.

따라서 침하량은 약 0.106m, 즉 10.6cm다. 층 두께 4m의 약 2.7% 수준이다.

시험에서 놓치기 쉬운 점

채점에서는 점토 상태를 먼저 확인했는지부터 본다.

층을 나누면 응력 증가량이 층마다 달라지므로 층별로 따로 구해 합산한다.

2차 압밀은 유기질 흙과 고함수비 점토에서 크므로 반드시 더한다.

간극수압으로 압밀도를 구할 때는 Uz = 1 - u/u0 식을 쓴다.

정리

압밀침하량은 1차 압밀과 2차 압밀의 합으로 본다.

정규압밀이면 Cc 식, 과압밀이면 현재 응력과 Pc를 비교해 식을 고른다.

설계와 시공 중에는 계측으로 침하를 관리하는 것이 중요하다.