7. 과압밀비(overconsolidation ratio) |
가. 지반의 이력 |
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흙이나 암석 등 지반재료의 역학적 성질이 과거에 받은 이력(응력, 시간, 건습 등)에 영향을 받는다는 것은 잘 알려진 사실이다. 이들 중 응력이력의 정도를 추정하는 방법으로 원위치 시험과 실내시험이 고려되며, 실내시험에서 가장 일반적방법은 측방변위를 구속하는 압밀시험(oedometer)이다. 이는 일차원압축조건하에서 지반재료의 항복치를 찾을 수 있다. 이 항복치를 선행압밀응력(preconsolidation stress) 또는 압밀항복응력이라 한다. 지반재료는 침식 등에 의해 현재 토피압이 과거 최대 토피압보다 작게 되는 경우가 있다. 또 토피압(선행하중)은 일정하지 않더라도 큰 압밀항복응력을 나타내는 경우가 있는데, 이는 장기간 압밀이력(지질학에서 속성작용이라 함) 또는 그 사이에 발생한 흙입자들의 화학적인 고결작용(cementation)에 기인하는 경우가 많다. 또한 지질학적 변동이나 열적작용 등의 물리적 요인에 의한 이력을 받는 경우도 있는데 Bjerrum은 장기간 압밀을 받은 점토를 aged clay라 명명하였다.
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나. 정의 |
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과압밀비(overconsolidation ratio, 약하여 OCR 이라함)라 하며, 지반의 응력이력 정도를 판정하는 중요한 지수로서 예부터 널리 이용되고 있다.OCR = 1 일 때 정규압밀, OCR = 1 ∼ 2 일 때 약간 과압밀, OCR = 2 ∼ 8 일 때 과압밀, OCR > 8 일 때 큰 과압밀이라 하여 지반의 이력상태를 대별할 수 있다. 또한 2차압밀에 의해 장기간 압밀 되어 겉보기상 과압밀 상태가 되는 경우가 있으며, 이 때 이 지반을 의사 과압밀토라 부르고 그의 과압밀비 는 Mesri 나 村上에 의하면
로 표시된다. 한편 급속재하에 의해 겉보기상 과압밀에 이르는 경우,
을 갖는 등가과압밀비(Quasi-overconsolidation ratio)라 한다. 위의 식을 정리하면 등가과압밀비와 과압밀비의 관계는 다음과 같다.
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다. 이용 |
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토질공학에서 대상으로 하는 지반의 과압밀비는 어느 정도인가를 알 수 있으므로 지반의 이력을 개략 추축할 수 있다. 일반적으로 응력제하에 의한 과압밀 이력을 받은 지반의 과압밀비는 심도에 따라 감소한다. 이에 대하여 장기 압밀을 받은 지반은 심도에 관게치 않고 거의 일정한 값을 갖는다(그림 7-2 참조).
몇 가지 점토의 3축압축시험결과를 정리한 것이 그림 7-3인데, 위의 식으로 표시가 가능함을 알 수 있다.
으로 된다. 위의 식은 강도비로부터 지반의 정지토압계수를 추정할 수 있다는 것을 의미하며, 여기에 포함된 계수 m 은 Mayne & Kulhawy에 의하면 으로 주어진다. 에 대하여는 몇가지 제안식이 있으며, Cam-Clay 모델에서는 다음과 같다. |
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