개념 한 쪽
토질조사는 보링과 여러 현장시험을 통해 지반 상태를 파악하는 과정이다. 표준관입시험(SPT), 각종 사운딩, Vane 시험 등은 지반의 저항이나 N값을 구하는 목적을 가진다. Dunham 경험식 등으로 내부마찰각을 추정하고, 보정계수로 SPT N값을 수정하여 지반 특성을 해석한다.
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출제기준 단원 「토질시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| SPT 장비·목적 판단 | 1 | SPT의 목적과 장비 사용 여부를 구별하기 |
| SPT 보정값 계산·선택 | 1 | 포화 세립분 조건에서 수정 N값의 방향과 선택 이유를 가리기 |
| 현장시험 분류 | 1 | 여러 현장시험 중 Sounding 해당 여부를 판별하기 |
토질조사에서 보링(Boring)은 지반 상태 파악을 위해 땅을 파고 시료를 채취하는 작업이다. 보링의 위치와 깊이는 지형이나 건물 형태에 따라 결정하며, 보링 후의 공극을 방치하면 지반 약화나 안전사고 원인이 되므로 흙이나 시멘트 그라우트 등으로 메워야 한다는 점을 유의한다.
표준관입시험(SPT)은 해머로 드릴 로드를 내려쳐 관입기를 땅속에 삽입하는 동적 시험이다. SPT는 관입저항을 N치로 나타내며, 시험의 목적은 시료 채취가 아닌 N치 측정에 있다. 시료 채취를 위해서는 별도의 시료채취시험과 고정 piston 샘플러 등이 사용되므로 SPT와 구분하여 이해해야 한다.
사운딩(Sounding)은 막대나 원추를 관입하거나 회전시켜 지반의 저항을 측정하는 시험 범주를 말한다. 정적 사운딩은 압입 방식이 대표적이고, 동적 사운딩은 타격으로 관입하는 방식이 대표적이다. SPT는 동적 사운딩의 대표적인 방법이며, 콘관입시험(CPT)은 정적 사운딩의 대표적 방법이라는 점을 구분한다.
SPT의 N값은 현장 조건에 따라 보정이 필요하다. 유효상재압에 따른 보정계수(CN)를 곱하여 수정 N값 N' = CN × N으로 산출하며, 포화된 세립분이 포함된 지반에서는 CN이 1보다 작게 적용되어 N' ≤ N이 되는 경향이 있다. 또한 관입봉(Rod)의 길이가 길어지면 해머 전달 에너지가 소실되어 보정 전의 N치가 과소평가될 수 있음을 인지한다.
모래의 내부마찰각을 간단히 추정할 때 Dunham의 경험 공식을 사용한다. Dunham 공식은 입자 형상과 입도분포 조건에 따라 다양한 식이 제시되며, 대표적으로 φ = √(20N) + 10° 또는 φ = √(20N) + 5° 등 조건별 식을 적용하여 내부마찰각을 추정한다.
1) Dunham 공식 적용 예시: 문제에서 토립자가 둥글고 입도분포가 '나쁜' 모래이고 N값이 10인 경우, 해당 조건에 맞는 Dunham 식은 φ = √(20N) + 10°로 주어진 사례가 있다. 여기서 20N = 200이고 √200 ≈ 14.14이므로 φ ≈ 14.14 + 10 = 24.14°가 된다. 보기에서 근삿값으로 26°를 선택하는 패턴이 제시되어 있으므로 계산 후 가장 가까운 보기를 고르는 방식으로 풀어야 한다.
2) SPT N값 보정 예시: 포화된 실트질 모래에서 SPT N값이 21로 주어지면 유효상재압 보정계수 CN을 곱하여 수정 N값을 구한다는 설명이 제시되어 있다. 자료에서는 21 × CN ≈ 18로 보정되는 예시가 있으므로, '포화 세립분 포함 지반'이라는 조건이 주어지면 N값이 감소하는 방향으로 보정해야 한다는 원리를 적용한다.
표준관입시험에 관한 설명 중 틀린 것은?
정답 ① · 문항은 표준관입시험(SPT)에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제이다. SPT는 관입저항을 측정하여 N치를 얻는 시험으로 샘플 채취용 고정피스톤 샘플러를 사용하는 시험이 아니며, 고정 피스톤 샘플러는 표본채취용 다른 시험에서 사용된다.
표준관입시험(SPT)은 N치 측정을 위한 시험으로, 시료 채취용 고정 piston 샘플러를 사용하지 않으며 별도의 시료채취시험과 구분된다.
토질조사에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 문항은 토질조사 절차 및 시험의 특성 중 옳지 않은 설명을 고르는 문제이다. SPT(표준관입시험)는 해머 충격으로 관입저항을 측정하는 동적시험으로 정적 사운딩이 아니므로 '정적'이라는 서술은 틀리다.
표준관입시험(SPT)은 하중을 단계적으로 가하며 관입 깊이를 측정하는 동적 시험이므로 정적 사운딩이 아니다.
다음 현장시험 중 Sounding의 종류가 아닌 것은?
정답 ① · 문항은 현장시험 가운데 Sounding에 해당하지 않는 시험을 고르는 문제로, Sounding은 관입 저항이나 회전 저항을 측정하는 시험을 뜻한다. Vane, 표준관입(SPT), 동적 원추관입 등은 관입이나 회전에 의한 저항을 측정하는 Sounding 시험들이고, 평판재하시험은 지반에 하중을 가해 지지력을 직접 측정하는 재하시험으로 Sounding의 범주에 들지 않는다.
Sounding은 관입이나 회전 등을 통해 지반의 저항을 측정하는 시험인 반면, 평판재하 시험은 지반의 지지력을 직접 가중하여 측정하는 시험이므로 Sounding의 종류가 아니다.
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