[토질 및 기초 기술사] 129회 1교시 기출문제 11번

 

1. 정의

• 지중매설관에 작용하는 토압은 관 상부 및 측면의 흙과 수압이 관체에 전달되는 하중으로, 토피하중 + 활하중 + 수압 + 부력 등으로 구성되며, 토압 산정은 지반조건·관 매설깊이·하중 조건에 따라 달라지고 주로 하중전이 이론을 적용

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2. 개념도 및 작용 Mechanism

• 상부하중 : 토피높이(H)와 단위중량(γ)에 따른 자중
• 활하중 : 도로 교통·건축물 등 외부하중
• 수압/부력 : 지하수위 상승 시 관 부상 가능
• 하중전이 Mechanism : 지반이 하중 일부를 측방으로 분산하여 관 상부 하중 경감

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3. 토압 산정 방법 비교

구분	매설조건	적용이론	특징
트렌치 조건	굴착 후 되메움	트렌치 공식(Wc)	하중이 작음, 되메움재 영향 큼
이매설 조건	굴착 없이 관 삽입	이매설 공식(Wb)	상재하중 큼, 하중 분산 적음
하중전이법	측방 지반 전이 고려	Marston-Spangler	흙-관 상호작용 반영

 

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4. 영향요인

• 지반조건 : 내부마찰각(φ), 점착력(c), 밀도, 포화도
• 매설깊이 : 깊을수록 토피하중 증가
• 되메움재 종류 : 입도·다짐도에 따라 토압 변화
• 관 형상 및 강성 : 강성관(콘크리트관)·연성관(PE관) 반응 차이
• 배수조건 : 지하수위, 수압 영향

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5. 대응방안

• 설계 시 하중전이 효과 고려하여 경제적 설계
• 되메움재는 배수성과 다짐도를 확보
• 활하중 작용부는 포장·보강층으로 분산
• 지하수위 관리 및 부력방지 대책(앵커, 중량물 설치)
• 연성관 사용 시 변형률·좌굴 안정성 검토

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6. 기술자적 제언

• 지중매설관 설계 시 단순 토피하중만이 아닌 동적·정적 하중 및 지반-관 상호작용 분석이 필요
• 현장 계측을 통한 하중 검증 후 유지관리 계획 수립