개념 한 쪽
압밀시간은 과잉간극수압이 소실되는 데 소요되는 시간을 의미한다는 점을 기억한다. 배수조건에 따라 배수거리(H)를 정하고 시간계수(Tv)와 압밀계수(Cv)를 이용해 계산하는 절차를 숙지한다.
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출제기준 단원 「압밀시간」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| e-log p로 선행압밀하중 판정 | 1 | 선행압밀하중을 산출하는 곡선과 지점을 묻는다 |
| 압밀이론 가정 판별 | 1 | Terzaghi 1차 이론의 가정 옳고 그름을 가린다 |
| 시료→현장 압밀시간 환산 | 1 | 시료와 현장 배수거리로 시간 환산을 계산한다 |
압밀시간 계산의 기본식은 t = Tv·H² / Cv 이다. 여기서 Tv는 특정 압밀도(U)에 해당하는 시간계수이고, H는 배수거리이며 Cv는 압밀계수이다. 이 공식을 통해 시료에서 얻은 시간 값을 현장으로 환산하거나 주어진 조건에서 소요시간을 산정한다.
배수거리는 배수조건에 따라 달라진다. 일면배수일 때 배수거리는 층 두께(L) 전체로 설정하고, 양면배수일 때는 두께의 절반(L/2)을 배수거리로 사용한다. 따라서 동일한 흙이라도 배수조건에 따라 소요시간이 크게 달라진다.
시간계수 Tv는 목표 압밀도(U)에 따라 정해진 값이 사용된다. 예를 들어 50% 압밀에 해당하는 Tv는 약 0.197이고, 90% 압밀에 해당하는 Tv는 약 0.848이라는 값이 문제 자료에서 일관되게 사용된다. 이 값들을 알면 주어진 Cv와 H로부터 시간을 직접 계산할 수 있다.
압밀시간은 배수거리의 제곱에 비례하므로 경로비가 클수록 시간이 급격히 증가한다는 점을 유의한다. 실무형 문제에서는 시료 조건(단면배수 또는 양면배수)과 현장 조건(층두께 및 배수면 수)을 정확히 구분하여 경로를 설정하는 실수가 자주 출제된다는 점을 유념한다.
※ 문제 풀이에서 항상 배수조건에 따른 배수거리 설정과 Tv의 대응값을 먼저 확인한다.
선행압밀하중을 결정하기 위해서는 압밀시험을 행한 다음 어느 곡선으로부터 구할수 있는가?
정답 ① · 선행압밀하중을 결정하기 위해서는 자유응력과 간극비의 관계를 도시한 e-log p 곡선으로부터 구한다는 문제이다. 압밀시험 결과의 e-log p 곡선에서 압축곡선과 재압축곡선이 만나는 변곡점의 압력이 바로 선행압밀하중을 의미한다.
선행압밀하중은 간극비와 압력의 관계 곡선(e-log p 곡선)에서 압밀재압축곡선과 압밀압축곡선의 교차점을 통해 결정된다.
Terzaghi는 포화점토에 대한 1차 압밀이론에서 수학적 해를 구하기 위하여 다음과 같은 가정을 하였다. 이 중 옳지 않은 것은?
정답 ④ · Terzaghi의 1차 압밀이론에서 해를 얻기 위한 가정 중 옳지 않은 것을 묻는 문제이다. 이 이론은 흙을 균질하다고 보고 흙입자와 물의 압축성은 무시하며 물의 이동은 Darcy 법칙을 따른다고 가정하고, 또한 투수계수는 일정하다고 본다.
Terzaghi의 1차 압밀이론 가정 중 투수계수는 일정하다고 보며, 압력에 비례한다는 것은 잘못된 설명이다.
단면배수를 실시한 압밀점토 시료의 두께가 2cm이었다. 임의 하중 증가에 의하여 50%압밀에 소요된 시간이 20분20초이었다고 할 때 두께가 2m인 양면 배수 현장 점토층의 50%압밀에 소요되는 시간은 약 며칠인가?
정답 ① · 압밀의 시간계수(Tv)는 배수경로의 제곱에 비례하고 소요시간에 비례합니다. 시료의 50% 압밀에 걸린 시간은 20분 20초(1220초)입니다.
압밀 소요시간은 배수경로의 제곱에 비례하므로, 단면배수 시료(경로 2cm)와 양면배수 현장(경로 100cm)의 경로비 제곱을 적용해 시간을 계산한다.
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