흙의 전단시험

전단시험이란

흙의 전단시험은 흙이 파괴될 때의 전단강도를 실험실에서 구하는 시험이다.

흙에 수직응력을 가한 상태에서 전단응력을 키워 파괴시킨다.

파괴 때의 값으로 점착력 c와 내부마찰각 φ를 구하며, 이를 강도정수라 한다.

직접전단과 삼축압축

직접전단시험은 파괴면을 미리 정해 두고 수평으로 전단하는 시험이다.

삼축압축시험은 고무막 안에 구속압을 가하고 축하중을 늘려 파괴시킨다.

파괴면이 자연스럽게 생기는지가 두 시험을 가르는 핵심 차이다.

배수 조건별 시험

배수 조건은 시험 중 간극수가 빠져나갈 수 있는지를 뜻한다.

UU는 압밀 없이 배수를 차단하고, CU는 압밀 후 배수를 차단하고 전단한다.

CD는 압밀 후 배수를 허용해 전단하므로 유효응력 강도정수를 직접 얻는다.

계산 예제

구속압 50kPa에서 축차응력이 118kPa로 측정됐다고 하자.

최대 주응력 σ1은 σ3에 축차응력을 더한 값이다.

이 식에 두 값을 넣어 σ1을 직접 구해 보자.

정답은 168kPa이다.

헷갈리는 점

가장 많이 틀리는 것은 배수 조건을 혼동하는 것이다.

직접전단은 비배수 시험이 아니라 주로 압밀배수 전단으로 수행된다.

모래는 c가 0에 가까우니 φ만으로 강도를 설명한다.

Mohr원의 공통접선이 파괴포락선이 된다는 설명도 빠뜨리지 않는다.

정리

흙의 전단시험은 파괴 때의 강도로 c와 φ를 구하는 실내시험이다.

시험 방식은 배수 조건과 설계 목적에 맞춰 골라야 한다.

이 세 가지를 기억하면 기출의 비교 문제에 대비할 수 있다.