경험 토압 분포 5가지 (가시설, 옹벽)

경험 토압이란 무엇일까요? 랭킨, 쿨롱 공식과 다를까요? 네, 다릅니다. 일반적으로 많이 사용하는 일반적인 이론식에 의한 토압이 아닙니다. 실제 현장에서 발생한 경험적 자료를 토대로 만든 토압 분포식입니다. 지반이 한가지 종류의 토사가 아니라, 다층 지반이라면? 토압 분포를 어떻게 해서 토압을 구해야할까요? 토사가 아니라 암반이라면요? 다층 지반, 암반 지반의 토압을 구하는 방법도 정리했습니다. 가시설 및 옹벽에 적용되는 경험적 토압 분포식이니, 도움되시기 바랍니다.

경험 토압 (토질별)

경험 토압 분포식은 가장 다른 것은 배면토사의 토압 분포가 토질별로 구분해놓았다는 겁니다. 랭킨, 쿨롱 토압 분포의 경우, 토질별 토압 분포를 구분하지 않죠? 토사 내부마찰각으로 구분되지, 전체적 형상은 삼각형으로 크게 다르지 않습니다. 그런, 경험 토압 분포는 토질별(사질토, 점성토, 암반, 다층지반)에 따라 토압 분포 정도를 다르게 구분하였습니다. 아래에는 그래프로 설명해두었으니, 이해하는데 도움이 되시기 바랍니다.

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사질토

사질토(모래 지반)의 경우, 경험 토압 분포를 먼저 보겠습니다. 아래 그림을 같이 보면 이해가 쉬워요. 사질토의 경험 토압 분포는 전체적으로 사각형을 띄고 있습니다. 사질토는 일반적인 삼각형 토압 분포죠? 아래 그림의 공식을 보면 알겠지만, 상수 0.65가 반영되어 있습니다. 경험적으로 사질토의 경험 토압의 분포 형태 및 크기는 이렇게 된다고 판단된다는 겁니다. 참고로 토압계수 K_a 는 랭킨 주동토압계수를 적용했습니다.

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점성토

점성토는 점착력 영향에 따라 조금 다릅니다. 경험적 토압 분포는 사다리꼴과 같은 형태를 띄는게 일반적입니다.

견고한 점토지반의 경우

점토지반이 견고한 경우(Stiff Clay), 점착력은 높고 압축성은 낮다고 볼 수 있죠. 이로 인해 경험적 토압 분포는 사다리꼴을 보입니다.

느슨한 점토지반의 경우

점토지반이 느슨한 경우(Soft Clay), 점착력은 낮고 압축성이 크고 침하 등 변형되기 쉬운 조건의 지반입니다. 토압 분포는 견고한 점토지반에 비해 사각형에 가까운 토압 분포를 보입니다.

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다층 지반 경험 토압

배면 토사가 한 종류의 토사가 아니라, 다층 지반이면 어떨까요? 위에서 설명한 경험적 토압분포식을 그대로 사용하면 될까요? 위 공식 및 토압 분포를 그대로 사용하면, 토압이 과소 또는 과다 적용하는 결과가 발생될 수 있습니다.

경험 토압 분포로 적용할 수 있는 방법이 있습니다. 이 또한 경험적 방법에 근거하여 나온 방법이니 참고해두시면 좋겠습니다.

• 전체 토압 분포는 사다리꼴 형태로 가정합니다.
• 각 층의 토사의 단위중량의 평균값을 구합니다.
• 각 토사 층의 토압계수의 평균값을 구합니다.
• 이렇게 구한 단위중량, 토압계수, 분포계수의 평균값을 적용하여 경험적 토압을 구하여 적용합니다.

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암반층 지반 경험 토압

굴착면이 암반층 아래에 있으면 어떻게 될까요? 암반층 토압도 고려해야 합니다. 암반도 횡토압이 발생할까요? 암반은 토사에서 발생하는 토압과 다르죠. 암반층이 포함된 배면토사의 토압은 어떻게 구할 수 있을까요?

연암 토압

먼저 암반의 종류를 구분해야 합니다. 즉, 암반이 풍화토, 풍화암, 연암일 경우, 토압으로 반영하는 것이 맞습니다. 토압으로 반영하는 방법은 일반 토사와 같이 고려해주면 됩니다.

경암 토압

경암은 어떻게 고려해야할까요? 암반이 경암이라면, 불연속면, 주향, 절리 등의 조건을 같이 고려해야 합니다. 불연속면 거리가 짧고, 절리가 많은 경우는 고려하는게 안정적입니다. 또한 주향과 토압이 작용하는 방향에 불리한 조건이라면 고려하는게 좋습니다.

단, 경암의 절리가 적고 단단한 암층인 경우, 암반에 발생하는 토압을 무시할 수 있습니다.

이상으로 경험 토압 분포에 대해 알아봤습니다. 도움이 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.