연약지반 측방유동

측방유동의 정의

연약지반 위에 흙을 높이 쌓으면 그 무게 때문에 옆의 약한 흙이 밀려 나간다.

이 현상을 측방유동이라 한다. 연약층이 소성변형을 일으켜 지반이 수평으로 크게 변위하는 것이다.

교대와 옹벽 배면에 상재하중이 걸릴 때도 같은 현상이 생긴다.

두 가지 메커니즘

측방유동은 두 가지 메커니즘으로 나뉜다.

첫째는 사면 불안정으로, 성토 사면 아래 활동면을 따라 흙이 밀려나는 경우다.

둘째는 과도한 압밀침하로, 연직 압밀에 의해 흙이 측방으로 변형되는 경우다.

실제 현장에서는 두 메커니즘이 함께 작용하는 경우가 많다.

압밀침하와의 구분

측방유동과 압밀침하는 자주 섞여 쓰이지만 변위 방향이 다르다.

측방유동은 전단변형에 따른 수평 변위이고, 압밀침하는 간극수 배출에 따른 연직 변위다.

두 현상을 섞어 쓰면 대책 선택이 흐려지므로 구분해서 적는다.

시험에서는 이 구분이 채점 포인트가 된다.

한계 성토고 계산

이제 근거의 가정값으로 한계 성토고와 안전율을 직접 계산해 보자.

성토에 의한 연직응력은 단위중량에 높이를 곱한다. 18 곱하기 4는 72 kPa다.

한계 성토고는 지지력 계수와 비배수 강도의 곱을 단위중량으로 나눠 구한다. 그 값은 약 5.7 m이다.

실제 성토고 4 m는 한계 5.7 m보다 낮으므로 안전율은 약 1.4다.

여유는 있으나 크지 않으므로, 보강 후 성토고를 높이면 다시 계산해야 한다.

측방유동 대책

측방유동 대책은 크게 세 가지로 나눠 본다.

첫째는 지반개량으로 전단강도를 높이는 방법이며, 유동을 근본적으로 줄인다.

둘째는 성토 재료를 경량화해 배면 하중을 줄이는 방법이다.

셋째는 말뚝 본수를 늘리거나 교대 기초를 연결해 구조 저항을 키우는 방법이다.

판정법 비교와 시험 포인트

측방유동 판정은 Tschebotarioff 방법과 Marche & Chapuis 방법으로 수행한다.

Tschebotarioff는 활동 안전율과 측방토압으로, Marche & Chapuis는 한계 성토고로 판정한다.

두 결과가 다르면 보수적인 쪽을 기준으로 삼고, 설계에서는 두 방법을 병행한다.

채점에서는 배수 조건을 빠뜨리지 않고, 단기 비배수와 장기 배수 해석을 구분해 쓰는지 본다.