[토목공학과 토질역학] 최고의 상세 강의자료! 6탄 - 압밀

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한양대토목공학과 박사님의 요점정리자료!

학부생의 심화학습부터 석사과정 학생의 필수자료!

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본문내용

세립토의 일차원 압밀침하량에 대한 기본적인 개념을 정립하기 위해서 간단한 실험을 수행할 것이다. 얇고 연약하고 포화된 점토 시료를 취해서 다공질판 사이에 놓고, 내부 벽의 마찰이 없는 강성의 원통형 컨테이너에 넣자(그림 4.2a). 다공질판은 흙 시료의 상부와 하부에서 간극수의 배수를 원활히 하기 위해서 사용된다. 시료의 위쪽 반은 위쪽 다공질판을 통해 배수되고, 아래쪽 반은 아래쪽 다공질 판을 통해 배수된다. 위쪽 다공질판 위의 압력판은 흙 시료에 하중을 전달하는 역할을 한다. 배출된 물은 플라스틱 관을 통해 뷰렛으로 이동된다. 밸브는 뷰렛으로 들어가는 배출된 물의 흐름을 조절하기 위해 사용한다. 과잉간극수압의 측정을 위해서 세 개의 간극수압계를 위쪽 다공질판 근처(A)에 하나, 위에서부터 1/4지점(B)에 하나, 그리고 시료 높이의 중간지점(C)에 하나를 설치한다. 과잉간극수압은 하중에 의해서 토체를 통해 나오는 추가적인 간극수압이다. 흙 시료의 연직침하 측정을 위해 변위게이지를 막대부분이 압력판에 닿도록 한다.
흙 입자와 간극수는 비압축성이며 초기 간극수압은 0이라고 가정한다. 흙으로부터 배수되는 과잉간극수의 체적은 하중에 의한 흙 시료의 체적변화를 측정함으로써 알 수 있다. 컨테이너의 측변 벽은 강체이므로 방사방향 변형은 일어나지 않는다. 측면방향 및 원주방향 변형율은 0이고(), 체적변형율()은 연직변형율 와 같으며, 여기서 는 높이 또는 두께의 변화량, 는 흙 시료의 초기높이 또는 두께이다.

[Fig 4.2a 압밀의 기본 개념을 나타내는 실험장치]

[Fig 4.2b 연직하중이 가해졌을때 순간적 또는 초기 과잉간극수압]

4.3.1 순간적인 하중
하중 P를 압력판을 통해 흙시료에 가하고 밸브를 잠구자. 과잉간극수는 흙 시료로부터 배수될 수 없으므로 흙 시료의 체적 변화량은 0()이고 어떠한 하중 또는 응력도 흙 입자로 전달될 수 없다(). 간극수는 전하중을 부담한다. 흙 시료의 초기과잉간극수압()는 가해진 연직응력 의 변화량과 같으며(여기서 A는 흙 시료의 단면적) 더욱 정확히 말하자면, 평균전응력의 변화량 과 같다(여기서 은 방사응력의 증가량). 얇은 흙 층에 있어서 초기 과잉간극수압은 깊이에 따라 일정하게 분포한다고 가정하며, 그에 따라 흙 층의 모든 점에서 초기 과잉간극수압은 가해진 연직 응력과 같다. 예를 들어, 그림 4.2b에서 보듯이 이면 이다.

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