2.2 압밀이론
2.2.6 압밀계수의 추정
압밀계수는 압밀속도를 지배하는 흙의 특성이다. 물론 압밀계수가 크면 압밀속도가 커진다.
압밀계수는 시험실에서 실측한 시간-침하량 관계의 이론상의 시간-침하량 관계가
동일한 특성을 가진다는 가정 아래 이론상의 시간-침하량 관계의 특정한 특성을 실측 관계에 적용하여 결정하고 있다.
(1) 이론상의 시간-침하량 관계(와 사이의 관계) 시간계수
는 시간 대신 사용되는 무차원 계수이다. 즉 를 알면 시간
를 알 수 있다(
). 평균압밀도 는 무차원의 침하량 계수라 할 수 있다. 는 상수이므로 를 알면 즉 를 알 수 있다.
즉, 이론상 시간-침하량 관계는 관계이다.
(2) 시험실 실측-침하량 관계
각 하중 단계별로 측정하는 시간-침하량 실측관계이다. 시간-침하량 관계를 표현하 는 방법에 따라 log 법과 법이 있다.
가. log 법
Casagrande(1940)가 고안한 방법으로 시간-침하량 관계를 시간의 대수-침하량으로 선택하였다. 그림 2.12(b)의 이론 곡선은 log의 관계를 제시하고 있다. 이론 곡 선의 특성은 중간부의 직성부분의 연장선과 말기의 점근선의 교점이 평균압밀도 100%
에 대응한다는 사실이다. 이 특성을 시험실의 실측 곡선에 적용하여 압밀계수를 구한 다.
실측 곡선은 그림 2.12(a)와 같이 log t-daial을 읽는다. 실측 곡선의 형상은 대략 다 음과 같이 4가지 구간으로 이루어져 있다.
초기 부분 포물선+급경사의 직선부분+곡선부분+말기의 직선부분이며, 그림의 , 의 의미는 다음과 같다.
(a) log t법 읽는 방법 (b) 이론 곡선에 따른 log 의 관계 그림 2.12 log의 관계 (김승일, 2014)
: 현 단계 하중으로 압밀 하기 전의 다이얼 읽음=전 단계 하중에 의한 압밀 종료 시의 log t-daial을 읽음
: 현 단계 하중에 의한 압밀 종료시(24시간 후)의 다이얼 읽음=이론상 다음 단계 하중에 의한 압밀 시작시의 다이얼 읽음
나. 법( Fitting Method)
Taylor(1942)가 고안한 방법으로 시간-침하량 관계를 시간의 평방근-침하량으로 표 현하였다. 그림 2.13(b)는
관계를 그린 이론 곡선이다. 이론 곡선은 압밀도 약 60%까지는 직선이 된다. 이 직선의 기울기를 1이라 할 때 U축 절편을 지나 기울기 1/1.15인 직선을 그려 곡선과의 교점을 구하면 이 교점에 대응하는 평균 압밀도가 90%가 된다. 다시 말하면, 이론 곡선의 초기 직선부가 U 축과 이루는 각도를 라 하 고 기울기 1/1.15 되게 그린 직선과 U축 사이의 각도를 ′이라 하면 기울기 1/1.15 또 는 각도 ′으로 그린 직선이 이론 곡선과 만나는 점의 평균압밀도 90%가 된다. 이론 곡선에서 얻은 이 특성을 실측곡선에 적용하여 압밀계수를 구할 수 있다. 시간-침하량 관계가 -다이얼 읽음의 형태로 되어 있어서 이론 곡선
와 대응하고 있다.(a)