liminfoSoil Mechanics Reference
지반공학 토질분류/지지력/침하 레퍼런스
Soil Mechanics Reference 소개
토질역학 레퍼런스는 기초공학, 사면안정, 지반개량에 사용되는 지반공학 공식, 파라미터, 설계 기준에 대한 검색 가능한 가이드입니다. 토질분류(USCS, AASHTO), 균등계수와 곡률계수를 이용한 입도분석, 소성 특성화를 위한 Atterberg 한계, SPT N값 해석(상대밀도/컨시스턴시), CPT 콘관입시험 결과 분석(Robertson 분류) 등 현장시험법을 다룹니다.
지지력 공식으로 Terzaghi(연속/정방형/원형 기초, Nc, Nq, Ngamma 계수), Meyerhof 일반 공식(형상/깊이/경사 보정계수), 정역학 방법에 의한 말뚝 지지력(선단 저항, 주면 마찰) 계산을 제공합니다. 침하 해석으로 Boussinesq와 Schmertmann 방법의 즉시침하, Cc와 Cs 압축지수를 이용한 정규/과압밀 점토의 압밀침하, Terzaghi Tv 계수를 이용한 압밀 시간 계산을 다룹니다.
토압과 안정 해석으로 Rankine 주동/수동 토압계수(Ka, Kp), 벽마찰을 고려한 Coulomb 토압, 옹벽 안정 검토(전도/활동/지지력), UU/CU/CD 시험의 Mohr-Coulomb 전단강도 파라미터, Bishop 간편법에 의한 사면안정 해석(상시/지진시/강우시 안전율)을 포함합니다. Darcy 법칙과 유선망을 이용한 침투류 해석, 다짐관리, 지반조사 계획, PBD/심층혼합/지오텍스타일 등 연약지반 처리공법도 다룹니다.
주요 기능
- 얕은 기초의 형상, 깊이, 경사 보정계수를 포함한 Terzaghi 및 Meyerhof 지지력 공식
- 선단 저항과 주면 마찰(알파법, K-tan-delta법) 정역학 공식을 이용한 말뚝 지지력 계산
- Cc, Cs 압축지수와 시간계수 계산을 포함한 정규/과압밀 점토의 압밀침하
- 주동/수동 토압계수와 옹벽 안정 검토를 포함한 Rankine 및 Coulomb 토압 이론
- UU, CU, CD 전단시험 파라미터 해석을 포함한 Mohr-Coulomb 파괴기준
- 다양한 하중 조건별 안전율 기준을 포함한 Bishop 간편법 사면안정 해석
- Darcy 법칙, 유선망 작도, 파이핑 안전율 계산을 포함한 침투류 해석
- PBD, 진공압밀, 심층혼합, 약액주입, 지오텍스타일을 포함한 지반개량 공법 레퍼런스
자주 묻는 질문
연속기초의 Terzaghi 지지력 공식은 무엇인가요?
Terzaghi 극한지지력 공식은 qu = c*Nc + q*Nq + 0.5*gamma*B*Ngamma입니다. c는 점착력, q는 기초 깊이의 상재하중, gamma는 흙의 단위중량, B는 기초폭이며, Nc, Nq, Ngamma는 내부마찰각(phi)에 따른 지지력계수입니다. phi = 30도에서 Nc = 37.2, Nq = 22.5, Ngamma = 19.7이며, 안전율은 3.0 이상을 적용합니다: qa = qu/FS.
점토의 압밀침하는 어떻게 계산하나요?
정규압밀점토: Sc = Cc*H/(1+e0) * log((sigma_v0 + delta_sigma)/sigma_v0)입니다. Cc는 압축지수, H는 점토층 두께, e0은 초기 간극비, sigma_v0는 초기 유효응력, delta_sigma는 가해진 응력 증가량입니다. 최종 응력이 선행압밀압력(Pc) 이하인 과압밀점토에서는 Cc 대신 팽창지수 Cs를 사용합니다.
Rankine 토압과 Coulomb 토압의 차이점은 무엇인가요?
Rankine 이론은 매끄러운(무마찰) 벽체를 가정하고 응력 상태로부터 토압을 유도합니다: Ka = tan^2(45 - phi/2) 주동, Kp = tan^2(45 + phi/2) 수동. Coulomb 이론은 벽마찰(delta, 보통 phi의 2/3)과 뒤채움 경사를 고려하여 더 현실적이지만 복잡한 식을 사용합니다. Coulomb 이론이 약간 낮은 주동토압을 주어 더 경제적이므로 옹벽 설계에 주로 사용됩니다.
옹벽의 안정성은 어떻게 검토하나요?
세 가지를 검토합니다: 전도(FS = 저항모멘트/전도모멘트 >= 2.0), 활동(FS = (V*tan(delta_b) + c_b*B)/Pa_h >= 1.5), 지지력(q_max <= 허용지지력). 편심 e = B/2 - (저항모멘트 합 - 전도모멘트 합)/V이며, 저면에 인장이 발생하지 않으려면 e <= B/6이어야 합니다. 최대 지반반력 q_max = V/B * (1 + 6*e/B)입니다.
사면안정에서 안전율 기준은 어떻게 되나요?
Bishop 간편법 등 한계평형법을 사용할 때 최소 안전율은: 상시(정적) 조건 FS >= 1.5, 지진시 FS >= 1.1, 강우시 FS >= 1.3입니다. Bishop 공식은 FS = sum[c'*b + (W-u*b)*tan(phi')/m_alpha] / sum[W*sin(alpha)]이며, m_alpha 자체가 FS에 의존하므로 반복 계산으로 수렴시켜야 합니다.
토질별 투수계수는 어떻게 추정하나요?
대표적인 투수계수 범위는: 깨끗한 자갈 10^0~10^1 cm/s, 조립 모래 10^-1~10^0 cm/s, 세립 모래 10^-2~10^-4 cm/s, 실트 10^-4~10^-6 cm/s, 점토 10^-6~10^-9 cm/s입니다. 실내시험으로 조립토는 정수위법(k > 10^-3 cm/s), 세립토는 변수위법(k < 10^-3 cm/s)을 사용합니다. 현장시험으로는 양수시험과 슬러그시험이 있습니다.
유선망을 이용한 침투류 해석은 어떻게 하나요?
유선망은 유선과 등수두선으로 구성되며, 대략 정사각형 격자를 형성합니다. 침투유량 Q = k*H*(Nf/Nd)이며, k는 투수계수, H는 전수두, Nf는 유로수, Nd는 등수두 강하수입니다. 파이핑 안전율 FS = ic/i_exit >= 2.0~3.0이어야 하며, 한계동수구배 ic = (Gs-1)/(1+e)로 약 1.0입니다.
주요 연약지반 처리공법에는 무엇이 있나요?
치환공법(연약층 굴착 후 양질토 치환), 압밀촉진공법(PBD 페이퍼드레인 + 성토하중, 진공압밀), 고결공법(DCM/CDM 심층혼합처리, SGR/LW 약액주입), 보강공법(SCP 다짐모래말뚝, 지오텍스타일/지오그리드)이 있습니다. 지반 조건, 프로젝트 요구사항, 공사 기간, 예산에 따라 적절한 공법을 선택합니다.