흙의 압밀현상, 총정리! (정의, 특징, 영향, 압밀시험, 침하량 계산, 예방법)
목차
- 흙의 압밀현상이란?
- 압밀현상의 특징
- 압밀현상의 영향
- 흙의 압밀시험
- 흙의 압밀침하량 계산
- 흙의 압밀침하 예방방법
흙의 압밀 현상이란?
흙의 압밀이란 흙이 외부 하중에 의해 점차적으로 압축되면서 체적이 감소하는 현상을 말합니다. 흙은 고체 입자와 공극으로 이루어져 있으며, 공극에는 물과 공기가 채워져 있습니다.
위 그림과 같이 장기간 외부 하중이 가해지면, 흙 입자 사이의 간극이 줄어들면서 물과 공기가 밖으로 배출되고, 흙의 체적이 감소하게 됩니다. 이를 흙의 압밀 현상이라고 합니다.
압밀 현상의 특징
- 압밀은 시간에 따라 점진적으로 일어납니다.
- 압밀은 하중의 크기에 비례합니다. 하중이 클수록 압밀량이 증가합니다.
- 압밀은 흙의 종류에 따라 다릅니다. 점토는 모래에 비해 압밀성이 더 큽니다.
- 압밀은 흙의 초기 간극비에 따라 다릅니다. 초기 간극비가 클수록 압밀량이 증가합니다.
압밀 현상의 영향
- 압밀 현상으로 인해 지반 침하가 발생합니다. 지반 침하는 건물이나 구조물에 피해를 줄 수 있습니다.
- 압밀 현상으로 인해 토양의 투수성이 감소합니다. 토양의 투수성이 감소하면 지하수 흐름에 영향을 미칠 수 있습니다.
흙의 압밀 시험
흙의 압밀 시험은 흙의 압밀 특성을 파악하기 위한 시험입니다. 압밀 특성을 파악하면 흙의 압밀침하량을 예측하고, 지반 다짐이나 습지 간척 등의 공사를 설계할 수 있습니다.
흙의 압밀 시험은 압밀계를 사용하여 수행합니다. 압밀계는 흙 시료를 일정한 크기의 몰드에 넣고, 압축력을 가해 흙의 체적 변화를 측정하는 장치입니다.
흙의 압밀 시험 결과는 압밀곡선으로 나타냅니다. 압밀곡선은 흙의 공극비와 유효응력의 관계를 나타내는 곡선입니다. 압밀곡선을 이용하면 흙의 압밀침하량을 예측할 수 있습니다.
흙의 압밀 침하량 계산
흙의 압밀 침하란 압밀 현상으로 인해 지반이 침하하는 현상을 말합니다. 압밀 침하는 건물이나 구조물에 피해를 줄 수 있으므로, 사전에 압밀침하량을 예측하고 대비하는 것이 중요합니다.
압밀 침하량 계산식
압밀 침하량은 다음과 같은 식으로 계산할 수 있습니다.
1차 압밀 침하량
2차 압밀 침하량
여기서,
- Cc : 압축지수
- Cr : 재압축지수
- Ce : 팽창지수
- m_v: 압밀계수
- e0 : 초기 간극비
- H : 압밀층 두께
- t1, t2 : 시점
흙의 압밀 침하 예방방법
| 방법 | 설명 |
| 지반 다짐 | 흙에 외부 하중을 가하여 흙 입자를 밀착시키는 공법 |
| 압밀 배수 | 흙의 간극수를 빠르게 배출하여 압밀 침하 속도를 높이는 공법 |
| 침하 대비 | 건물 설계 시 압밀 침하량을 고려하여 설계 |
| 지반 개량 | 흙의 물리적, 화학적 특성을 개선하여 압밀 침하량을 감소시키는 공법 |
| 경량 구조물 설계 | 지반에 가해지는 하중을 줄여 압밀 침하량 감소 |
| 사전 조사 및 예측 | 흙의 압밀 특성을 조사하고 압밀 침하량을 예측 |
| 지속적인 관찰 및 관리 | 침하량 측정 및 관리 |
| 최신 기술 활용 | 지반 개량, 침하 측정 등 최신 기술 활용 |
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