토목기사 요약/토질 및 기초/지반조사 및 시험 문서 원본 보기

== 출제 기준 ==
2019-2021
* 시추 및 시료 채취
* 원위치 시험 및 물리탐사
* 토질 시험

== 토질 조사 주요 목적 ==
89
* 확실한 공사 계획 자료 얻기
* 안전하고 경제적인 설계 자료 얻기
* 구조물 위치 선정에 필요한 자료 얻기

== 토질 조사 방법 ==
95
* 예비조사 : 기초 형식 결정, 본 조사 계획을 세우기 위한 것.
* 본조사의 정밀조사 : 기초 설계 시공에 필요한 모든 자료를 얻음.

----
* 함수비 시험에서 건조로 온도를 110±5도로 하면 자유수, 모관수, 흡착수가 없어짐.(95)

== 시추 및 시료 채취 ==
=== 샘플링 ===
* 오거 보링은 교란 시료 채취(07)
* 흙시료 채취 직후 비교적 교란되지 않은 코어는 부의 과잉간극수압이 생김(15-1)

08, 13-1, 14-3, 20-1+2 / 실기 19-2
[[파일:Sampler (Soil mechanics).jpg|섬네일|보링에 사용되는 샘플러 끝부분]]
면적비

<math>A_r=\frac{{D_e}^2-{D_i}^2}{{D_i}^2}\times 100(\%)</math>

=== 암석의 채취 ===
06 / 실기 ♣♣

회수율 <math> = \frac{\text{채 취 된  시 료  길 이 }}{\text{관 입  깊 이 }}</math>

<math>RQD = \frac{10cm \text{이 상  회 수 된  부 분 의  길 이  합 }}{\text{관 입  깊 이 }}</math>

== 원위치 시험 ==
=== 현장 단위중량 측정 시험 ===
94

* 고무막법(물 치환법, 기름 치환법)
* core cutter에 의한 방법(절삭법)
* 감마선 산란형 밀도계에 의한 방법

==== 모래치환법 - 들밀도 시험 ====
* 시험 목적 : 현장에서 흙 입자의 건조단위중량을 계산
* 표준사의 용도 : No.10체를 통과하고 No.200 체에 남은 모래를 사용하여 시험공의 체적을 구하기 위해 사용.
:<math>\gamma_d = \frac{\text{시 험 공 에 서  채 취 한  흙 의  건 조 무 게 }}{\text{시 험 공 의  체 적 }}</math>
:시험공의 체적 <math>V = \frac{\text{시 험 공 에  채 워 진  표 준 모 래 의  무 게 }}{\text{표 준  모 래 의  단 위 중 량 }}</math>

=== 사운딩 ===
19-2 / 실기 17-2

'''사운딩'''(sounding)이란 지반 조사 시 로드(rod)의 끝에 설치한 저항체를 땅 속에 삽입하여 관입, 회전, 인발 등의 저항으로 토층의 성질에 대해 알아보는 일련의 방법들.

==== 종류 ====
13-1 / 실기 05-2, 08-1, 10-2, 17-2

* 정적 사운딩
** 단관 원추 관입 시험
** 화란식 원추 관입 시험
** 스웨덴식 관입 시험
** 이스키 미터
** 베인 시험
* 동적 사운딩
** 동적 원추관 시험
** 표준관입시험

----
* 단관 정적 관입 시험 : 연약지반 15m 이상.(94) = static cone test(97)

==== 베인 시험 ====
[[파일:베인 시험.jpg|오른쪽|300픽셀]]
00, 14-1, 14-3

베인을 돌리는 최대 모멘트를 <math>M_{max}</math>라 하면, 점착력(비배수 전단강도) c는
:<math>c=\frac{M_{max}}{\pi D^2 \left( \frac{H}{2}+\frac{D}{6} \right) }</math>

* 정적 사운딩에 속함(18-2, 14-3)

==== 표준관입시험 ====
* 표준관입시험은 동적 사운딩(01, 19-3) 사질토<ref>사질토 20m까지.</ref>에 가장 적합하고 점성토에도 쓰임.(01, 14-2)

00, 18-3
* 스플릿 스푼 샘플러 사용
* 해머 무게 64kg
* 낙하높이 76cm
* 30cm 관입에 필요한 낙하 횟수 : N치

13
* 지층 변화 판단할 수 있는 자료 얻을 수 있다.
* 교란 시료 채취 가능.(18-2)

99
* 모래 지반 상대밀도 추정에 많이 쓰임

18-2
* 로드 길이 길면 N치 크게 됨. 길면 에너지가 분산될테니까 많이 쳐야겠지?


===== 보정 =====
94 / 실기 ♣♣♣

====== 로드 길이에 따른 보정 ======
<math>N_1 = N' \left( 1 - \frac{X}{200} \right)</math>
:N' : 실측 N치. > 15
:X : 로드 길이(m)

====== 토질에 의한 보정 ======
포화된 미세한 [[실트]] [[사질토|사질]]층에 대한 보정
:<math>\begin{align} N_2 & = 15+\frac{1}{2}(N_1-15) \\
                  & = \frac{N_1 + 15}{2} \\ \end{align}</math>

===== 내부마찰각 추정 =====
♣♣♣12-3, 13-2, 14-2, 18-1, 18-3, 19-2 / 실기 01-2, 03-2, 06-3, 17-2

Dunham 공식을 이용하여 N치와 내부 마찰각의 관계를 알 수 있다.
* 입도가 양호하고, 토립자가 모났을 때 : <math>\phi = \sqrt{12N}+25</math>
* 입도가 양호하고, 토립자가 둥글 때 : <math>\phi = \sqrt{12N}+20</math>
* 입도가 불량(균일한 입경)하고, 토립자가 모났을 때 : <math>\phi = \sqrt{12N}+20</math>
* 입도가 불량(균일한 입경)하고, 토립자가 둥글 때 : <math>\phi = \sqrt{12N}+15</math>

===== 컨시스턴시 =====
15-2

점질토에 대해...
{| class="wikitable"
|-
! 컨시스턴시 !! N치
|-
| 대단히 연약 || < 2
|-
| 연약(10) || 2 - 4
|-
| 중간 || 4 - 8
|-
| 견고 || 8 - 15
|-
| 대단히 견고 || 15 - 30
|}

=== 평판재하시험 ===
* 시험 결과로 지반반력계수를 알 수 있다.(16-1)
*scale effect = 재하판 크기에 의한 영향

==== 종료 조건 ====
98
* 침하량이 15mm
* 하중강도가 예상되는 최대 접지 압력을 초과할 때
* 하중 강도가 그 지반의 항복점을 넘을 때

==== 재하시험 결과 설계 사용 전 검토사항 ====
94, 98 / ♣♣ 실기 09-1, 12-1
* 토질 종단 조사. 연약지반 여부 조사.
* 지하수위는 계절적으로 변함. 변동 고려.

93

* 지하수위 상승 시 흙의 유효밀도는 대략 50%정도 저하. 강도는 1/2로 준다.
* 시험한 지점 토질 종단이 알아서 예기치 못한 침하와 기초 지반 파괴에 대비함.

♣♣14-1, 14-2, 15-1, 15-2, 18-1, 19-2 / ♣♣♣실기 19-2

<math>S_i</math>를 실제 기초의 침하량, <math>S_t</math>를 재하판의 침하량, <math>q_i</math>를 실제 기초의 지지력, <math>q_t</math>를 재하판의 지지력, B를 실제 기초의 폭, b를 재하판의 폭이라고 할 때,
{| class="wikitable"
|-
|  || 지지력에 대한 영향 || 침하량에 대한 영향
|-
| 모래 지반인 경우 || 지지력은 재하판의 폭에 비례하여 증가한다.

:<math>q_i:B=q_t:b</math>
:<math>q_i=q_t\frac{B}{b}</math>
|| 침하량은 재하판의 폭에 비례하지 않는다.

:<math>S_i=S_t \left( \frac{2B}{B+b}\right) ^2</math>
|-
| 점토 지반인 경우 || 재하판의 폭에 관계없이 지지력은 거의 일정하다.

:<math>q_i=q_t</math>
|| 재하판의 폭에 비례하여 침하량이 증가한다. 

:<math>S_i:B=S_t:b</math>이므로
:<math>S_i=S_t\cdot \frac{B}{b}</math>
|}

==== 장기 허용지지력 ====
98, 01, 13-2, 16-4, 18-1 / 실기 ♣♣88-3, 92-4, 93-3, 95-3, 01-1, 12-2, 17-4

허용지지력은 다음 두 값 중 작은 값 사용.
*<math>q_t = \frac{\text{항 복  강 도 }}{2} = \frac{q_y}{2}</math>
* <math>q_t = \frac{\text{극 한  강 도 }}{3} = \frac{q_u}{3}</math>

장기허용지지력

<math>q_a = q_t + \frac{1}{3}\gamma D_f N_q</math>
* N<sub>q</sub> : 지지력 계수

==== 극한지지력 ====
96
* 모래 지반, 현장 재하시험. 하중-침하량 곡선으로 극한 지지력을 구한 결과는 ''실제 기초 극한지지력보다 작으므로 보정해야 함.''

==== Housel의 기초폭 결정 ====
00 / 실기 98-4, 99-3, 10-3

Q = A m + P n에서 Q, m, n을 알면 기초폭 결정 가능.

평판 1 : <math>Q_1 = A_1 m + P_1 n</math>

평판 2 : <math>Q_2 = A_2 m + P_2 n</math>

:A<sub>1</sub>, A<sub>2</sub> : 평판 1, 2의 면적
:P<sub>1</sub>, P<sub>2</sub> : 평판 1, 2의 둘레
:m, n : 상수

=== 말뚝 재하 시험의 결과 곡선 ===
[[파일:Reaction Piling and Framing Set-Up for Test Pile Loading, 3-21-68 (16380647485).jpg|섬네일|말뚝 재하 시험]]
89
* 하중-침하량 곡선
* 하중-경과시간 곡선
* 침하량-시간 곡선

=== CBR 시험 ===
California Bearing Ratio(= 노상토 지지력비) 시험. 

* 도로 포장 설계에 사용(93) 포장 두께 결정을 위해 노상토의 강도, 압축성, 팽창성, 수축성을 결정하는 시험.

<math>\begin{align} CBR_{2.5} &= \frac{2.5mm \text{관 입 시 켰 을  때 의  표 준  하 중 }(kg)}{1370kg}\times 100 \ (01) \\ &= \frac{2.5mm \text{관 입 시 켰 을  때 의  표 준  단 위  하 중 }(kg/cm^2)}{70kg/cm^2}\times 100 \ (99) \\ \end{align}</math>

<math>\begin{align} CBR_{5.0} &= \frac{5.0mm \text{관 입 시 켰 을  때 의  표 준  하 중 }(kg)}{2030kg}\times 100 \\ &= \frac{5.0mm \text{관 입 시 켰 을  때 의  표 준  단 위  하 중 }(kg/cm^2)}{105kg/cm^2}\times 100 \\ \end{align}</math>

* CBR<sub>2.5</sub> > CBR<sub>5.0</sub>이면 CBR = CBR<sub>2.5</sub>
* CBR<sub>2.5</sub> < CBR<sub>5.0</sub>이면 재시험. 재시험 후에도 CBR<sub>2.5</sub> < CBR<sub>5.0</sub>이면 CBR = CBR<sub>5.0</sub>

== 각주 ==
<references />