관입저항시험에 대해 알아보자

 관입저항시험(sounding)

☞ Rod 끝에 설치한 저항체를 땅속에 삽입하여 관입, 회전, 인발 등의 저항으로부터 토층의 성질을 탐사하는 방법.

 

1. 정적 사운딩(점성토에 적용)

(1) 단관 원추 관입 시험(Static Cone Penetration) : 연약한 토질

(2) 화란식 원추 관입 시험(Dutch Cone Penetration): 큰 자갈 이외의 일반적인 흙

(3) 스웨덴식 관입 시험(Swedish Cone Penetration): 큰 자갈, 조밀한 모래, 자갈 이외의 흙

(4) 이스키 미터: 연약한 점토

(5) 베인 시험(Vane Test): 연약한 점토, 예민한 점토

 

2. 동적 사운딩(사질토에 적용)

(1) 표준 관입 시험(Standard Penetration Test): 사질토에 적합하고 점성토 시험도 가능

(2) 동적 원추관 시험(Dynamic Cone Test): 큰 자갈, 조밀한 모래, 자갈 이외의 흙에 사용

 

◈ 표준관입시험(S.P.T) ☞ 필수 숙지 사항(전체적으로 반드시 숙지)

 

1. 표준관입시험(Standard Penetration Test) 및 N치의 개념

☞ 현장에서 흙의 연경도, 상대밀도, 지지력 등을 측정하기 위해 중량 63.5kg의 해머를 75cm높이에서 자유 낙하시켜, 표준관입시험용 sampler(내경 3.5cm, 외경 5.1cm, 길이 81cm)를 지하에 30cm관입하는데 필요로 하는 타격 횟수 N치(표준관입시험치)를 구하는 시험방법.

※ 표준관입시험을 할 때 처음 15cm는 보링 구멍 밑면 흙이 보링에 의해 흐트러지기 때문에 N값에서 제외함.

2.

N치의 수정

(1) Rod의 길이에 대한 수정: 심도가 깊어지면 타격에너지의 손실(로드의 변형)과 마찰 때문에 실제보다 N값이 크게 나오기 때문

{RM N} SUB 1 = {RM N} ( 1 - {x over 200} ) (x : Rod의 길이, N:실측값 단, 여기서 N > 15 일 때 적용)

(2) 토질에 의한 수정 : N치가 15보다 큰 경우. 즉, 포화된 세사나 실트는 한계 공극비에 해당하는 N값을 대략 15라고 가정하여 15이상의 N값은 다음과 같이 수정함

RM N SUB 2 = 15 + {SCALE 90 {1 OVER 2}} ( RM N SUB 1 - 15) (N1 : Rod값의 수정값)

 

3. 표준관입시험과 내부마찰각(ψ)과의 관계

☞ 표준관입시험의 N치로서 내부마찰각 ψ를 추정.

(1) Peck 식(사질토에 적용)

phi = 0.3 rm N + 27

(2) Dunham식(사질토에 적용)

┏ 토립자가 모가 나고 입도가 양호한 경우 : phi = root {12 rm N} + 25

┣ 토립자가 모가 나고 입도가 균등할 경우 : phi = root {12 rm N} + 20

┣ 토립자가 둥글고 입도가 양호한 경우 : phi = root {12 rm N} + 20

┗ 토립자가 둥글고 입도가 균등할 경우 : phi = root {12 rm N} + 15

(3) 오오지키의 공식

phi = root {20 RM N} + 15

 

4. N치의 적용 및 응용

(1)

점토의 qu와 N치와의 관계

qu = rm N OVER 8(kg/㎠) (qu≒파괴강도, 점토의 일축압축강도)

(2) 점착력(Cu)과의 관계

 

 

5. N치와 토질과의 관계

[모래의 상대밀도와 N치] [점성토의 연경도와 N치]

N치	상대밀도		N치	연경도
0～4	대단히 느슨		0～2	매우 연약
			2～4	연약
4～10	느슨
			4～8	보통
10～30	보통
			8～15	견고
30～50	치밀
			15～30	매우 견고
50이상	아주 치밀
			30이상	고결상태

 

6. 표준관입시험의 N치를 통한 간단한 토질 시험

☞ 다음 사항은 필요시 전체적인 정리가 요망됨

사질토 지반과 N치	점성토 지반과 N치
1) 함수비 및 상대밀도	1) consistency
2) 내부 마찰각의 범위	2) 점착력
3) 침하에 의한 허용 지지력	3) 일축압축강도
4) 탄성계수	4) 파괴에 대한 극한/허용 지지력
5) 지지력계수	5) 침하량의 계산

 

◈ 콘(cone) 관입 시험 => 원추관입시험(CPT: Cone Penetration Tester)

CPT는 현장에서 지반조사에 널리 이용되며 단면적 10㎠인 사운딩 로드에 정적인 힘을 가하여 일정한 관입속도 0.2 ~ 0.4mm/min으로 관입시키면서 관입 저항치로 측정함

 

 

◈ 베인 전단 시험(Vane Test, Vane shear test) ☞ 필수 숙지 사항

(1) 개념

연약한 점성토 지반의 현장 전단강도를 손쉽게 측정할 수 있는 시험. 특히 교란되면 성질의 변화가 심한 예민한 점토 지반에서(φ = 0이고 10m미만의 C = 0.5미만인 점성토지반)에서 시료를 채취하지 않고 현장에서 점착력을 측정할 수 있는 시험

(2) 원리 및 공식

boring hole(직경 75mm)에 vane을 넣고 수평회전 모멘트를 주어 점토를 원통상으로 절단하는데 필요한 최대 모멘트 Mmax을 측정.

rm C = {RM M SUB max} over{{{pi rm D SUP 2 H} OVER 2} +{{ pi rm D sup 3} over 6}} =

 

C :점착력 kg/cm2 , Mmax : 최대회전모멘트, kg․cm

D : Vane의 지름, cm H : Vane의 높이, cm

 

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