[토질 및 기초 기술사] 131회 1교시 기출문제 7번

한계간극비(Critical Void Ratio)

 

 

Ⅰ. 정의

- 일반적으로는 흙의 다짐 상태에 따라 체적의 증가나 감소가 나타나나, 한계간극비는 형태가 바뀌어도 체적이 증가하거나 감소하지 않는 흙의 간극비로, 특히 모래지반에서 전단 후 체적변화가 0이 되는 간극비

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Ⅱ. 한계간극비 표현 그래프

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Ⅲ. 한계간극비 특징

1) 일정한 체적: 흙이 한계간극비 상태에 도달하면 전단 시 체적 변화가 없어짐

2) 마찰유체 거동: 흙이 일정한 강도와 체적을 가진 마찰유체처럼 행동

3) 영향 요인: 흙 입자의 형상, 입도, 그리고 유효수직응력에 따라 결정되며, 초기 조밀도와는 무관

4) 느슨한 상태 (한계간극비 > 현재 간극비): 전단 시 흙의 부피가 감소하여 과잉간극수압이 발생하며, 이는 흙의 강도를 감소시켜 액상화 현상에 취약하게 만듦

5) 조밀한 상태 (한계간극비 < 현재 간극비): 전단 시 흙의 부피가 팽창하며, 흙이 상대적으로 안정된 거동

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Ⅳ. 공학적 활용

1) 액상화 평가 : e > e_c 상태의 느슨한 모래는 지진 시 액상화 위험 증가

2) 사질토 기초 거동 평가 : 지반의 전단팽창성 여부 판단 가능

3) 사면 안정성 해석 : 전단 후 체적 변화 경향 고려 → 파괴 메커니즘 이해

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Ⅴ. 기술자적 제언

1) 한계간극비 개념은 사질토 지반의 안정성 해석 시 반드시 고려

2) 설계 시 실내시험으로 e_c를 추정하고, 현장 밀도와 비교하여 안정성 검토 필요

3) 기술자는 e_c를 액상화·침하·전단강도 해석에 연계 적용하여 보다 합리적인 설계 수행