(1) 크기 시료에 적용하는 지수로 TCR은 전체 코어 길이의 합을 시추 길이로 나누어 백분율로 표시하며, RQD는 전체 코어 길이에 대한 100mm 이상 코어 길이의 합을 전체 시추 길이로 나누어 계산하여 백분율로 표시한다. 본래부터 있던 균열과 시추 나 시료 채취 과정에서 생긴 균열은 구분되어야 하며, 신선하고 불규칙하게 깨진 틈은 무시하고 계산에 반영한다.
[그림 2-4] TCR과 RQD의 측정과 계산과정
(2) 엽리나 층리 같은 이방성이 큰 면에서의 깨진 틈은 자연적으로 생긴 파쇄로 간주할 수 있다. RQD를 결정하기 위하여 국제암반역학회(ISRM)는 더블튜브와 다이아몬드 비트를 사용한 NX 크기의 코어 배럴을 추천하고 있다. 시추코어의 절리로부터 전 체 암반에 대한 절리의 분포를 측정하고자 할 때에는 절리의 경사각에 따라 발생 확률을 보정하여야 한다.
(3) 속도지수는 실험실의 압축파 속도에 대한 현장 압축파 속도비의 제곱으로 정의되 며, 지구 물리조사를 이용해 암질을 판단하는데 사용한다. 한편, 셰일과 이암과 같 이 암에 대한 단기적인 풍화는 암석의 공학적 성질에 영향을 주며, 이런 암석은 풍 화하기가 극히 쉬워 대기 중에 노출되는 경우 건조-수짐 반복 조건에서 내구성에 대한 시험(ASTM D 4644)을 하여 더 상세한 특성이 조사되어야 한다. 건조-수침 반 복시험에서 계일이 입자화된다면 공기 중에 노출되었을 때 빠르게 쪼개지며, 침식 이 예상된다. RQD, 속도지수와 암질에 대한 관계는 다음 표와 같다.
RQD, % 속도지수 암질
90~100 0.8~1.0 매우 우수
75~90 0.6~0.8 양호
50~75 0.4~0.6 보통
25~50 0.2~0.4 불량
0~25 0~0.2 매우 불량
<표 2-7> RQD,속도지수와 암질분류
수행 내용 / 시추조사하기
재료·자료
Ÿ 지반공학시리즈 01. 『지반 조사결과의 해석 및 이용』, 구미서관.
Ÿ 공사설계도서 샘플(지반조사보고서) Ÿ 지반조사 관련 각종 사진 및 동영상
기기(장비･공구) Ÿ 컴퓨터
Ÿ 문서 작성 소프트웨어(한글, 엑셀)
안전･유의 사항
Ÿ 컴퓨터 작업시 바이러스에 유의한다.
Ÿ 인터넷이나 참고 자료에서 지반조사의 종류 및 시추조사와 관련된 자료를 검색한다.
수행 순서
시추조사 결과를 정리한다.
시추 방법 및 시추 중 특이사항, 시추 결과에 대한 내용을 다음 <예시>와 같이 정리한다.
<예시> 시추 작업은 회전 수세식 굴진 방법으로 작업하며, 굴진시 붕괴 우려가 있는 풍화 암층 구간까지 케이싱을 삽입하고, 시추시 시료의 회수율을 최대한 높이기 위해 파쇄 구간 및 풍화대 구간에서는 D-3 코아 배럴을 사용한다. 시추 조사 결과, 지층 구성 및 토성상태를 정리하면 다음과 같다.
1. 매립층(전답층)
본 지층은 인위적으로 매립된 상태로 지표부에 형성되어 있으며, 토성은 자갈섞인 점토, 실트질 점토, , 점토섞인 모래, 실트질 모래, 점토질 자갈, 실트섞인 점토 등으로 분포하고 있다. 매립층은 대략 0.3~ 4.1m의 층후를 보이고 있으며, 대체로‘매우 연약 - 연약, 느슨 - 매우 느슨’한 상태이며, 습윤 상태의 함수 상태를 보이고 있다.
2. 퇴적층
본 지층은 과거 인근 지역으로부터 유수 등에 의해 토사가 운반, 퇴적되어 생성된 지층으 로 전 구간에 걸쳐 매우 두텁게 형성되어 있으며, 지층 구성 상태와 N치는 매우 다양하게 분포하고 있다. 대부분 토성은 실트질 점토, 모래질 점토, 점토 등의 연약지반으로 구성되 어 있으며, 실트질 점토, 점토에는 중간에 모래층이 부분적으로 협재되어 있다. 퇴적층의 층후는 3.4m~ 23.9m 정도를 보이며, N치의 분포는 0/30~ 13/30을 나타내고 있다.
3. 풍화토
기반암이 풍화되어 형성된 것으로 암석의 구조 및 조직이 남아 있지 않으며, 풍화가 암석 내부까지 진행되어 역학적 성질 또한 상실한 상태로 조암광물들이 실트(SB-8)나 실트질 모래가 되어 있다. 풍화대에서 N치 50/10 이상 관입되는 지층을 풍화 토층으로 구분하였 으며, 5.5m~ 24.7m 심도에서 분포하고 있다. N치는 33/30~ 50/11을 나타내고 있고, 색조 는 변색·변질되어 대체적으로 회갈색 내지 황갈색을 띄고 있다.
4. 풍화암
기반암이 풍화되어 형성된 것으로 암석의 구조 및 조직은 남아 있으나, 풍화가 암석 내부 까지 진행되어 역학적 성질은 거의 상실한 상태로 조암광물 중 장석과 운모는 거의 점토 광물화가 되어 있다. 표준관입시험시 타격에 의하여 실트섞인 모래와 암편으로 분해되지 만, 원상태에서는 단단한 지층으로 5.1~ 27.0m 심도에서 분포하고 있다. N치는 50/10~
50/4로서 매우 조밀한 상태를 나타내고 있고, 색조는 변색 ·변질되어 대체적으로 회갈색 내지 황갈색을 띄고 있다.
5. 기반암
본 조사 지역을 형성하고 있는 기반암은 쇄설성 퇴적암(이암, 사암)으로 이루어져 있고, 풍화토, 풍화암의 하부로서 9.0~ 25.7m 심도에서 분포하고 있다. 기반암의 변질 상태 및 균열의 발달 상태가 깊이에 따라 점이적으로 변화하므로, 강도, 풍화 정도에 의하여 연암 으로 구분하였다.
공 번 위치(STA.) 지층 토질 심도(m) 층후(m) N 치 (TCR/RQD)
SB-1 0+21.13 (좌12.54m)
매립층 자갈섞인 점토 0.0～1.2 1.2 -
퇴적층 실트섞인 점토 1.2～5.1 3.9 1/30～2/30 퇴적층 실트질 모래 5.1～6.4 1.3 3/30 퇴적층 실트섞인 점토 6.4～9.0 2.6 8/30 풍화암 암편섞인 실트질 모래 9.0～10.5 1.5 50/9～50/3
SB-2 0+139.42 (우 0.02m)
매립층 실트질 점토 0.0～0.4 0.4 -
퇴적층 실트질 점토 0.4～7.1 6.7 1/30
퇴적층 모래 7.1～8.1 1.0 8/30
퇴적층 실트섞인 점토 8.1～10.2 2.1 5/30 퇴적층 점토질 모래 10.2～11.9 1.7 7/30 풍화토 실트질 모래 11.9～13.5 1.6 38/30～50/14
SB-3 0+279.42 (좌 0.88m)
전답층 실트섞인 점토 0.0～0.4 0.4 -
퇴적층 실트섞인 점토 0.4～2.4 2.0 자중관입 퇴적층 실트질 모래 2.4～5.5 3.1 2/30 풍화토 실트질 모래 5.5～7.5 2.0 33/30~50/10
SB-4 0+419.57 (좌 1.78m)
전답층 실트섞인 점토 0.0～0.3 0.3 -
퇴적층 실트섞인 점토 0.3～3.9 3.6 자중관입 퇴적층 실트질 모래 3.9～5.1 1.2 4/30 퇴적층 실트섞인 점토 5.1～13.9 8.8 자중관입 기반암 사암 13.9～15.0 1.1 (75.0 / 63.0)
<표 2-8> 시추조사 결과 정리 예
채취시료 조사 결과를 정리한다.
채취시료를 이용하여 수행한 시내시험 결과를 다음과 같은 방법으로 정리한다.
1. 토질 물리시험 결과
과업 구간에 분포되어 있는 각 지층의 토질 종류, 기본 특성을 파악하여 설계에 필요한 자료를 제공하기 위하여, 시추 작업 과정에서 채취된 SPT 시료 및 자연 시료를 대상으로 토질 물리시험을 실시하였으며, 그 결과는 다음 <표 2-9>와 같다.
공 번 심도 (m)
함수비 (%)
비중 (GS)
액성 한계 (LL,%)
소성 지수 (PI,%)
0.002 (mm)
No.
200
No.
4
통일 분류 (U.S.C.S) SB-1 7.5 38.3 2.70 47.9 25.2 30 89.2 - CL SB-2 10.5 23.4 2.66 NP - 3 62.5 - ML SB-3 4.5 23.6 2.66 NP - - 19.2 100 SM
SB-4 4.5 14.2 2.64 NP - - 12.6 - SM
<표 2-9> 토질 물리시험 성과표의 예
2. 토질 역학시험 결과
과업 구간의 구조물 기초설계에 필요한 지반정수를 산정하고 연약지반 구간의 토질의 역 학적(강도정수, 압밀정수) 특성을 파악하기 위하여, 시추작업 과정에서 채취된 자연 시료 를 대상으로 토질 역학시험을 실시하였, 그 결과는 다음 <표 2-10>과와 같다.
공 번 심도
(m)
일축압축강도 압밀시험 삼축시험
qu(kPa) Pc(kPa) Cc UU(kPa) CU(kPa) SB-1 2.0-2.8 25.43 38.70 0.560 13.0 - SB-2 5.5-6.3 27.90 58.30 0.528 15.0 - SB-3 1.5-2.3 24.80 32.60 0.756 12.0 - SB-4 11.0-11.8 27.60 50.90 0.666 14.0 -
<표 2-10> 토질 역학시험 성과표 예
3. 암석시험 결과
과업 구간에 분포되어 있는 기반암층의 암반 역학적 특성을 파악하고 암반에 지지되는 기초
공번 비중 흡수율
%
단위중량 (kN/cm3)
일축압축 강도 (Mpa)
탄성파속도
탄성계수
(Mpa) 포아송비 P-wave
(m/sec)
S-wave (m/sec)
BB-1 2.61 0.17 26.4 90.4 3,649 2,111 8.33E+03 0.21
BB-2 2.63 0.07 26.0 103.6 3,825 2,405 1.05E+04 0.20
<표 2-11> 암석 시험 성과표의 예
수행 tip
• 실제 적용된 지반조사보고서 샘플을 참고하면 조사 계획 및 항목에 대한 이해가 쉽다.
• 인터넷 등에서 지반조사 및 시험에 대한 사진 및 동영상을 참고하면 시험에 대한 이해가 쉽다.
2-2. 현장·실내시험 및 자료 정리
학습 목표
• 양질의 시험 결과값을 위해 한국산업규격(KS) 등과 같은 관련 기준을 사전에 파악 할 수 있다.
• 시추조사와 병행하여 각종 현장시험을 수행할 수 있다.
• 시추조사시 채취되어진 시료를 대상으로 각종 실내시험을 수행할 수 있다.
• 조사된 재료원의 적정성을 확인하기 위해 시료에 대해 실내시험을 수행할 수 있다.
• 실시된 현장시험 및 실내시험 값을 자료로 정리할 수 있다.
필요 지식 /
토질시험 관련 기준
토질시험에 관련된 국내 및 해외의 기준은 다음과 같다.
1. 표준관입시험(SPT) : KS F 2307
2. 공내수평재하시험 : ASTM D 4719, 3966 3. 베인전단시험 : KS F 2342
4. 다짐시험 : KS F 2312
5. 어스오거에 의한 토질조사 및 시료 채취 방법 : KS F 2319 6. 불교란시료 채취 : KS F 2317
7. 콘관입시험 : ASTM 5778 8. 평판재하시험 : KS F 2310
9. 굴절법 탄성파탐사 : ASTM D 5777 10. 반사법 탄성파탐사 : ASTM D 7128 11. 크로스홀 탄상파기법 : ASTM D 4428 12. 다운홀 탄성파기법 : ASTM D 7400
시추조사와 병행한 각종 현장시험 1. 표준관입시험
(1) 표준관입시험(SPT)은 지층의 상대밀도, 연경도 및 구성 성분 파악과 지반의 강도 특 성 및 변형 특성 파악, N값의 측정과 교란된 시료의 채취를 목적으로 한다. N값은 무게 63.5kg인 해머를 76cm 높이에서 자유 낙하시켜서 표준관입시험용 샘플러를
[그림 2-5] 표준관입시험 모식도
(2) 현재 국내에서 실시하고 있는 대부분의 조사에서 필수시험 항목으로 선정하여 시행 하고 있는 표준관입시험은 비교적 간단한 장치를 이용한 간편시험이다. 그러나 그 효용성은 각 제안자들의 연구에 따라 대단히 광범위하다.
(3) 낙하에너지의 효율이 N치에 미치는 영향이 크므로 이에 대한 효율에 대한 측정이 우선적으로 수행되어야 설계에의 적용에 있어서도 보정을 실시하여 정도가 높은 결 과치를 제공할 수 있도록 표준화 작업이 수행되어야 한다.
2. 공내재하시험
공내수평재하시험은 토사 및 암반의 응력-변형 관계로부터 기초 지반의 변형 특성을 파악 하고, 횡방향 하중을 받는 구조물의 해석에 필수적인 지반의 수평 방향 지지력계수를 산 정하기 위하여 실시한다. 시료 교란의 영향을 최소화함으로 대상층의 특성을 비교적 정확 하게 평가하는 데에 목적이 있다.
[그림 2-6] 공내재하시험