저소성 실트지반의 부분배수 특성을 고려한 전단강도 평가

Abstract

남해안지역의 고소성 점토지반에 대해서는 현재까지 일축압축강도의 절반크기즉, qu/2를 비배수전단강도로 적용하여 설계하였다. 이런 경우에 시료채취시 발생되는 교란효과로 인해 강도가 저평가되지만, 동시에 응력이방성 및 변형률 속도 효과로 인해 강도가 과대평가되므로 상호보완 되고 있다. 따라서, 별도의 보정작업 없이 실내시험에서 얻어진 값을 그대로 설계강도로 적용해 왔다. 반면에 서해안 저소성 실트 지반은 조립분 함유율이 높아서 원지반에서 불교란 시료 채취가 아무리 적절하게 이루어진다 할지라고 시료 내부의 잔류유효응력이 매우 감소하게 되어, 일축압축강도가 현저하게 과소평가되는 경우가 많다.

따라서, 본 연구에서는 저소성 지반에 대해 일축압축시험 및 간이 CU 시험을 실시하여 비배수 전단강도 산정 시험의 적용성을 분석하였으며 , 일련의 실내 및 현장 원위치 시험을 수행하여 완전비배수 및 부분배수 조건 하의 전단강도를 평가하고 비교 분석하였다. 연구 결과, 저소성 실트 지반에서는 경우는 현장 지반과 동일한 조건이 되도록 원위치 유효상재압으로 재압밀시킨 후, 전단시험에서 얻어진 간이 CU 강도, su(scu)의 75%를 설계 비배수 전단강도로 적용하면, 원위치 전단강도를 적절하게 평가할 수 있는 것으로 확인되었다.

또한, 모래 및 실트 함유량이 많은 저소성 지반에 대하여 피에조콘관입시험(CPTU) 데이터 및 강제치환 공법을 이용하여 부분배수 특성을 분석한 결과, 상대적으로 투수성이 커서 표준관입속도(2 cm/s)하에서 콘관입저항력(qt)이 과대하게 평가되어 과압밀비가 크게 산정되는 경향을 보였으며, CPTU 데이터의 50% 이상이 부분배수 상태를 나타내는 Bq < 0.3에 분포하였다. 강제치환 시공과정 중 부분배수 현상으로 인해 원지반의 강도증가 현상이 발생되어 설계 예상 치환깊이와 실측 치환깊이가 달라지기 때문에, 이들이 동일한 값이 되도록 원지반의 지지력에 대해 역해석을 수행한 결과, 소성지수가 감소할수록 내부마찰각이 커지는 경향을 나타내며, 내부마찰각(φ')이 2∼7°의 범위에서 분포하는 것으로 분석되었다.