연약지반의 공학적 이해    
지은이 김상규  
 
 
2010년 12월 10일 출간
354쪽 | B5
ISBN 9788963640730
정가 19,000원
   
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나는 교수정년 즈음에 우연한 인연으로 부산에서 살게 되었다. 마침 그 시기에 창설한 국제 기술 위원회(ATC-7: Thick Deltaic Deposits) 주최로 연약지반에 관한 심포지엄, 세미나를 부산에서 자주 개최하여 국내외 학자, 기술자들과 교류할 수 있는 계기가 마련되었다. 이 모임에는 부산점토에 대한 국내의 연구결과는 물론 외국 학자들의 논문들이 많이 발표되어 연약지반에 관한 국내외 정보를 광범위하게 얻을 수 있는 기회가 주어진 셈이다.

한편, 한국의 산업화가 진행되면서 낙동강 하구에 두껍게 퇴적된 연약지반 위에 주거와 산업단지를 위한 기반시설이 대폭적으로 확장되었다. 여러 산업체가 발주한 프로젝트들이 이 지역의 어려운 지반조건에서 수없이 수행되면서 여러 가지 토질공학적인 문제가 대두되었다. 나는 낙동강 하구에서 발생한 이와 같은 기술적 문제에 대해 보고 듣고 관여할 수 있었다. 이 기간에 연약지반에 관한 지식을 넓히고 실무적인 경험을 얻게 된 것을 큰 행운으로 생각한다.

전공분야에 관한 모든 활동이 끝나가는 이 시점에서 지금까지 내가 얻은 지식과 실제 경험을 정리하고 싶은 욕심이 생겼다. 이것을 책으로 엮어 후학들에게 전해준다면 연약지반을 깊이 이해하는 데 도움을 줄 수 있을 것이라고 생각했기 때문이다. 이 책을 엮는 데 있어서 연약지반 관련 문헌과 학술회의를 통해 발표된 국내외 논문들을 광범위하게 섭렵하고 정리하였다. 먼저, 여기에 인용된 여러 논문의 저자에게 깊은 감사를 드리고 싶다.

이 책은 기본적으로 연약지반에 관한 전반적인 이해를 돕기 위한 것이지만, 특히 다음과 같은 내용이 강조되었다.

- 세계 여러 나라에 분포되어 있는 점토의 퇴적환경과 공학적 특성
- 부산점토와 노르웨이점토의 염분용탈로 인한 물리적, 화학적 특성의 변화
- EOP 압밀시험 및 압밀이론에 관한 가설 A와 가설 B의 이해
- 시료교란의 평가방법과 시험 시 강도정수의 선택에 있어서 시료등급의 적용
- 연약지반에 놓이는 제방에 대한 침하량, 횡변위, 간극수압의 상관관계. 이에 따른 제방의 시공 중 안정성 평가
- 보상기초의 이해와 적용
- 부마찰력의 올바른 이해 및 이로 인한 지지력과 침하 및 말뚝의 압축강도에 끼치는 영향
- 말뚝의 지지력, 침하량, 말뚝 하중의 전이에 대한 탄성해석
- Piled raft 기초의 이론과 예비설계방법
- 계측계획 및 계측보고서 작성방법

마지막으로, 이 책이 출판되기까지 편집과 교정을 맡아준 청문각 편집부의 노고에 감사드린다.

2010년 11월
부산 해운대에서 저자 김상규
 
 
 
총 론 / 1
연약지반 1
연약지반의 세계적 분포와 지반공학적 문제 1
우리나라의 연약지반 분포와 특성 3
이 책의 구성과 내용 4

Chapter01 점성토의 기본적 성질과 흙의 분류 / 5
1.1 개설 5
1.2 흙의 각 성분에 대한 상관관계 6
1.2.1 각 성분 간 용적의 비율 6
1.2.2 각 성분 간 중량의 비율과 단위중량 6
1.3 아터버그 한계 7
1.4 흙의 분류 9
1.4.1 입경에 의한 분류 9
1.4.2 통일분류법 10
1.4.3 활성도 12
1.5 시각에 의한 흙의 식별과 분류 12
1.5.1 색상과 연경도 12
1.5.2 침강시험에 의한 흙의 분류 14

Chapter02 점토층의 퇴적 및 퇴적 이후 환경의 변화 / 15
2.1 개설 15
2.2 점토광물과 점토층의 퇴적 15
2.2.1 점토광물과 점토층의 형성 15
2.2.2 해면의 변화 20
2.2.3 점토 입자의 운반과 퇴적 및 퇴적연대 21
2.2.4 퇴적환경에 따른 점토의 분류 24
2.3 퇴적층의 중력에 의한 압축 25
2.3.1 간극비와 액성지수의 감소 25
2.3.2 지연압밀(지연압축) 26
2.4 점토층 퇴적 후의 환경 변화 27
2.4.1 지표면의 건열과 풍화대 27
2.4.2 화학적 풍화 28
2.4.3 분수압과 염분의 용탈 30
2.4.4 교결작용(cementation) 34
2.4.5 절리의 생성(jointing) 35
2.5 지연압밀과 탈염이 지반공학적 특성에 끼치는 영향 35
2.5.1 지연압밀의 영향 35
2.5.2 탈염작용(leaching)의 영향 36
2.6 연약점토의 지질공학적인 분류 45

Chapter03 지하탐사와 시료채취 / 47
3.1 개설 47
3.2 지하탐사 계획 48
3.2.1 지하탐사 계획의 수립 48
3.2.2 시추조사의 간격과 깊이 48
3.3 천공작업 49
3.3.1 세굴식 천공(wash boring) 49
3.3.2 회전식 시추 51
3.3.3 오거 보링 52
3.4 샘플링 53
3.4.1 샘플링의 목적 53
3.4.2 스플릿 스푼 샘플러 54
3.4.3 얇은 두께의 튜브 샘플러(thin-walled tube sampler) 55
3.4.4 피스톤 샘플러 56
3.4.5 피처 샘플러 57
3.4.6 데니슨 샘플러 59
3.5 지하수위 조사 60
3.6 사운딩 61
3.7 지하탐사 결과의 정리 64

Chapter04 압밀과 점성지반의 침하 / 67
4.1 개설 67
4.2 Terzaghi 압밀이론 68
4.2.1 1차원 압밀의 기본이론 68
4.2.2 지층 두께 및 배수조건에 따른 초기 과잉간극수압의 분포 70
4.2.3 평균압밀도 71
4.3 압밀시험 72
4.3.1 단계하중시험(SL시험, IL시험) 72
4.3.2 일정변형률시험(CRS시험) 74
4.4 압밀시험으로부터 얻어지는 정수 75
4.4.1 선행압밀압력 75
4.4.2 압축지수와 압축비 78
4.4.3 2차압축지수와 2차압축률 80
4.4.4 압밀계수 82
4.4.5 시료교란의 영향 84
4.5 지중응력의 분포 86
4.5.1 직사각형 형태의 등분포하중 86
4.5.2 제방하중 87
4.5.3 띠 하중(strip load) 89
4.6 침하량의 예측 90
4.6.1 즉시침하량 91
4.6.2 압밀침하량 95
4.6.3 2차압밀침하량 98
4.7 압밀속도 98
4.8 Terzaghi의 압밀이론과 현장과의 일치성 99
4.9 실측 침하곡선으로부터 최종침하량과 압밀속도의 예측 101

Chapter05 점성토의 전단강도와 측정 / 104
5.1 개설 104
5.2 지반에 작용하는 응력과 전단력 105
5.2.1 점성토층의 형성과 연직 및 수평응력 105
5.2.2 중력이 경사져서 작용할 때의 전단응력 108
5.2.3 자연지반에 놓인 제방의 활동면 상의 전단파괴 양상 109
5.3 실내 토질시험의 종류와 측정방법 111
5.3.1 시험실에서 측정하는 시험 111
5.4 현장에서 측정하는 시험 116
5.4.1 시험의 종류 116
5.4.2 현장 베인시험 116
5.4.3 피조콘시험 120
5.5 비배수전단강도 123
5.5.1 비배수전단파괴 123
5.5.2 비배수전단강도의 측정 123
5.5.3 지층 깊이에 따른 비배수전단강도의 분포 127
5.6 배수전단강도 129
5.6.1 배수전단강도의 측정 129
5.6.2 잔류전단강도 131
5.7 전단강도 측정에 영향을 끼치는 요소 132
5.7.1 시료교란의 영향 132
5.7.2 변형률 속도의 영향 137

Chapter06 점토지반에 놓이는 제방 / 139
6.1 개설 139
6.2 제방 아래 점토지반의 거동 140
6.2.1 제방의 시공 중 및 시공 이후의 침하 140
6.2.2 시공 중에 발생하는 횡방향 변위 141
6.2.3 침하량과 횡변위와의 관계 142
6.2.4 시공 중에 발생하는 간극수압 144
6.2.5 침하량, 횡방향 변위 및 간극수압 간의 상관관계 145
6.2.6 시공 중 및 시공 후의 제방의 응력경로 146
6.3 제방의 설계 및 해석 147
6.3.1 침하량 147
6.3.2 시공 중 및 후에 발생하는 횡방향 변위 149
6.3.3 사면안정해석 150
6.4 단계하중으로 시공하는 제방 153
6.4.1 단계시공 시의 응력경로와 강도 증가 153
6.4.2 단계시공 설계 방법 154
6.4.3 단계시공의 한계 155
6.4.4 단계시공에서 발생하는 침하량과 횡변위 측정의 실례 156
6.5 연직 배수재를 설치한 점토지반 상의 제방 158
6.6 사면 불안정의 예측 158
6.6.1 설계 시 안정의 예측 158
6.6.2 시공 중 안정의 예측 160
6.6.3 붕괴 사례로부터 얻은 교훈 161

Chapter07 연약지반 개량 / 168
7.1 개설 168
7.2 선행하중에 의한 연약지반 개량 169
7.2.1 선행하중 169
7.2.2 선행하중공법의 설계 170
7.3 배수재와 선행하중에 의한 연약지반의 개량 176
7.3.1 수평방향 압밀 이론 176
7.3.2 지배방정식과 해 177
7.3.3 스미어의 영향 179
7.3.4 웰 저항 181
7.3.5 연직방향 압밀과 수평방향 압밀의 결합 182
7.3.6 선행압밀공법에서 발생하는 실제적 문제 183
7.3.7 여성토 제거 후 발생하는 2차압밀 185
7.3.8 도표에 의한 PBD 설계 186
7.4 PBD 품질의 요구조건과 시험 189
7.4.1 필터의 요구조건 189
7.4.2 배수재의 통수능 193
7.5 스톤칼럼 공법에 의한 지반개량 196
7.5.1 공법의 개요 196
7.5.2 스톤칼럼의 시공 197
7.5.3 복합지반에 작용하는 응력의 집중 199
7.5.4 단일 스톤칼럼의 극한지지력 201
7.5.5 그룹으로 지지할 때의 극한지지력 204
7.5.6 복합지반의 1차압밀침하 206
7.5.7 복합지반의 2차압밀 210
7.5.8 복합지반의 사면안정 해석 210
7.5.9 설계 사례(Rao, 1994) 215
7.6 동압밀공법 217
7.6.1 공법의 원리 217
7.6.2 해석 219

Chapter08 연약지반에 놓이는 얕은 기초 / 220
8.1 개설 220
8.2 얕은 기초의 분류 220
8.3 총압력과 순압력 221
8.4 얕은 기초에 대한 극한지지력 223
8.4.1 일반지지력 공식 223
8.4.2 점토 지반의 지지력 공식 224
8.5 지중응력과 침하량의 계산 225
8.6 허용침하량 227
8.6.1 균등침하 227
8.6.2 부등침하와 전도 229
8.7 부등침하량의 최소화 231
8.8 보상 기초 233
8.8.1 보상 기초의 원리 233
8.8.2 보상 기초의 시공 235
8.8.3 보상 기초 설계 예 237

Chapter09 말뚝 기초와 말뚝지지 전면기초 / 242
9.1 개설 242
9.2 지지력 이론에 의한 극한지지력 243
9.2.1 지지력 공식 243
9.2.2 사질토의 극한지지력 245
9.2.3 점토의 극한지지력 245
9.2.4 무리말뚝 246
9.2.5 등가 피어의 지지력과 침하 247
9.3 부마찰력 249
9.3.1 부마찰력의 성질과 크기 249
9.3.2 중립면의 결정 249
9.3.3 중립면의 특성과 허용지지력 251
9.3.4 무리말뚝의 부마찰력 253
9.4 탄성해석의 합리성과 사용되는 계수 254
9.4.1 탄성해석의 합리성 254
9.4.2 탄성해석에 적용되는 토질정수 255
9.5 말뚝의 탄성해석-Poulos & Davis의 방법 257
9.5.1 이론적 배경 257
9.5.2 말뚝 선단으로의 하중 전이 259
9.5.3 단일말뚝의 침하 262
9.5.4 무리말뚝의 침하 267
9.6 말뚝의 침하해석-Randolf & Wroth의 방법 274
9.6.1 단일말뚝에 대한 침하이론 274
9.6.2 무리말뚝의 침하와 등가 피어 방법 276
9.6.3 무리말뚝의 침하-Flemming 등의 방법 277
9.7 말뚝지지 전면기초 280
9.7.1 설계 개념 280
9.7.2 Randolf의 해석 방법 282

Chapter10 현장 계측 / 288
10.1 계측의 필요성 288
10.2 계측계획의 수립 289
10.3 계측기구 295
10.3.1 수압식 측정기구 296
10.3.2 기압식 측정기구 298
10.3.3 전기식 측정기구 298
10.4 계측기에 의한 측정 299
10.4.1 지하수위와 간극수압의 측정 299
10.4.2 변형량의 측정 303
10.5 자료 수집, 처리, 해석 및 보고서 작성 306
10.5.1 계측자료의 수집 306
10.5.2 계측자료의 정리와 제시 307
10.5.3 계측자료의 해석 308
10.5.4 계측결과 보고 310

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