표준관입 시험, 보링 테스트, 평판 재하 시험과 기초

[최현기]

표준관입 시험, 보링 테스트, 평판 재하 시험과 기초의 종류 특성

표준관입 시험, 보링 테스트, 평판 재하 시험과 기초의 종류 특성
표준관입 시험, 보링 테스트, 평판 재하 시험과 기초의 종류 특성
ⅰ. 표준관입시험(Standard Penetration Test)
스풀릿 스푼 샘플러(split spoon sampler)를 지반에다 30㎝ 관입하는데 소요된 타격횟수(N)
의 값으로 지반의 밀도를 측정한다.
① 추의무게 : 63.5㎏
② 낙하고 : 75㎝
③ 사질토 시험으로 적당하다.
④ N값에 따른 지반의 밀도를 판별한다.
·주로 모래의 다짐정도로 내압마찰력을 추정하는 것으로 표준sampler를 63.5㎏ 해머로
76㎝의 낙하고로 박아 관입량 30㎝에 달하는데 소요하는 타격횟수 n치(표준관입치)를 구
한다.
·사질지반의 다짐상태 파악에 적합하여 점토지반에서는 편차가 커서 신뢰성이 없다.
점토지반 : 불교란 시료를 채취하여 압축시험을 실시한다.
·n값에서 흙의 내압 마찰각을 추정하기 위한 식
n치의 압축강도= qu=0.1+0.15n
φ =
(1)표준관입 시험의 간격
표준관입 시험을 1회 시행하는데 필요한 최소깊이 45cm∼50cm 예비타 15cm+시험타30cm+
여유0∼5cm이나 공벽의 보호작업 등이 필요하기 때문에 50cm간격으로 연속적으로 시행하는
것은 어렵고 75cm∼85cm 간격을 최소 간격으로 보는 것이 좋다.
(2)N값의측정 및 해석의 문제점
① 시험기구의 형상규격으로서 상세하게 규격화되어 있지 않다.
② 해머의 낙하방법(감독자의 관리소홀)
③ 측정자의 관리정도와 개인차
④ 지반의 상태에 따른 N값의 변화
⑤ 로드길이에 따른 영향과 그 보정방법
⑥ 상재압의 크기에 의한 영향과 그 보정방법
(3)N값의 수정공식제안
① 모래의 내부마찰각 φ와 N값과의 관계
*Dunham의 식
φ = (12N)1/2+C
여기서, 토립자가 둥글고 균일한 입경일 때 C=15
토립자가 둥글고 입도분포가 좋을 때 C=20
토립자가 모나고 균일한 입경일 때 C=20
토립자가 모나고 입도분포가 좋을 때 C=25
*Terzaghi-Peck의 식
φ= 0.3N+27
② 점토질 지반에 있어서 점착력 c와 N값과의 관계
Terzaghi의 식
c = 0.0625N
Dunham의 식
c = 0.066N
③ 점토의 일축압축강도 qu와 N치와의 관계
Terzaghi-Peck의 식
qu = N/8 (Kg/cm2)
(4)N값의 이용
① 말뚝의 연직 지지력 계산:Meyerhof, Dunham, Ohsai 등의 제안식
② 횡방향 지반반력 계수 계산: Reeseetal 등의 제안식
③ 지진시 지반 액상화 판정:seed-Idriss, Iwasak-Tasuoka, Chinese Building code
등의 평가방법
(5)N값으로로 추정되는 사항
구성 토질의 층서, 심도에 따른 강도변화, 지지층의 심도, 연약층의 존재, 지층두께
① 모래지반일 경우
상대밀도(Dr), 내부마찰각(φ), 지지력 계수(K), 침하량에 대한 허용지지력(Qa), 탄성계수
(E)
② 점토지반일 경우
컨시스턴스, 일축압축강도(qu), 점착력(C), 파괴에 대한 극한 또는 허용 지지력.
ⅱ. 평판재하시험(Plate Bearing Test)
내력 저면에 재하판을 설치하고 하중을 가해 침하량을 측정하여 지반의 허용지내력을 측정하는 시
험이다.
(1) 재하장치
· 재하장치는 직접 재하하는 방법과 잭에 의해 재하하는 방법이 있다.
① 직접 재하장치 : 재하시 하중의 편심과 충격에 유의한다.
② 잭에 의한 재하장치 : 반력보지지 방법의 보상부에 중량물 재하, 공말뚝에지지, 견고한 물체에
앵커등이 있다.
일정 하중이 유지되도록 유의한다.
③ 재하판 : 2000㎠(0.2㎡)의 재하판으로 보통 45㎝각의 정사각형이며, 25㎜의 철판을 이용한
다.
(2) 재하방법
· 재하판에 하중을 가하여 20㎜ 침하될때까지 총하중을 당해 지반의 단기 지내력으로 추정한다.
· 일정하중을 5회 반복 재하하며 매회의 침하량을 측정한다.
· 재하중량은 1t씩 또는 예정파괴 하중의 1/5로 한다.
· 재하가 정지될때까지 방치한 후 침하량 측정 및 다음 재하를 한다.
· 침하량의 측정은 다이얼 게이지 또는 레벨을 이용한다.
(3) 허용지내력의 측정
① 단기 하중에 의한 단기 허용 지내력 산출
· 총 침하량이 2㎝ 에 도달하였을 때
· 침하량이 2㎝ 이하라도 침하곡선이 항복상태(침하의 증가가 2시간에 0.1㎜ 비율이하가 될 때)
를 보일 때의 하중으로 처리한다.
② 장기 하중에 대한 허용 지내력 산출
· 소요되는 지반의 허용 지내력은 장기하중에 의한 값이어야 하며, 그 값은 단기하중에 의한 허
용지내력의 1/2 이다.
· 장기하중에 의한 허용 지내력은 다음 중 작은 값을 취한다.
- 총침하량이 2㎝ 에 달했을때의 재하중량의 1/2
- 침하곡선이 항복상황을 나타낼 때의 재하중량의 1/2
- 극한 하중(파괴하중)의 1/3
ⅳ. 보링 테스트(Boring Test)
지중에 보통 10㎝의 구멍을 뚫어 토사를 채취하는 방법으로 지중의 토질 분포, 토층의 구성, 주상
도를 개략적으로 파악할 수 있다.
① 실내시험(흙의 분류 판별, 역학적 성질 시험)을 위한 시료 채취
② 사운딩을 위한 자료 조사
③ 토층성상, 층두께, 지하수위 조사
④ 보링 계획
·깊이 : 기초폭의 1.5~2.0 배
·간격 : 약30㎝정도 중간지점은 물리적 탐사법으로 보충
·개소 : 부지내 최소 3개소 이상
·시공 : 보링구멍은 수직으로 굴착
·시료 : 채취 시료는 직사광선을 피하고 충분한 양생 처리
⑤ 보링 목적
·불교란 시료를 채취하여 토질, 전단, 압축시험을 한다.
·사운딩 시험 : S.P.T 베인시험
·지중토질의 분포 : 흙의 층상 및 구성파악
⑥ 보링의 종류 및 방법
가.소규모(간단한) 보링
·오거 보링(Auger Boring)
깊이 10㎝ 이하의 간단한 보링이며 핸드오거(hand auger)를 사용한다.
·와셔 보링(Wash Boring)
끝에 충격을
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