97. 진행성파괴(progressive failure)

 진행성파괴의 개념을 확립한 것은 Taylor 이며, 그림 97-1의 실선은 이상적인 전단시험으로 구한 전단응력과 전단변형의 관계이다.

조밀한 모래 및 과압밀점토는 최대응력(τr)에 도달하면, 변형 연화성을 나타낸다. 이에 대하여 실제의 전단시험에서는 공시체 중의 응력, 변형분포는 정도의 차이는 있어도 불균일성을 피할 수 없다.

이 때문에 어느 전단단계에서 전단면상의 변형은 0에서 잔류상태의 변형 γr 가지의 값을 얻게 되므로 대응하는 응력도 0과 τf의 사이에 존재하게 된다.

따라서 해당 전단단계에서 실측응력(τm)은 (0,τf)사이에 어느 응력의 평균치로 주어지며, τm <- τf 로 된다, τm 곡선은 그림 97-1의 파선으로서 τm 선의 최대치 τmf 도 τf를 넘지 않는다.

이것을 Tayler 는 진행성작용이라 부르고 있다. 진행성이라는 말은 일면전단시험과 같이 파괴면의 형성이 단부에서 시작하여 점차 내부로 진행하는 현상에 유래된 것이며 일반적으로 식(1)의 경우를 진행성 파괴라 한다.

                                                                      (1)

Skempton은 식 (2)를 잔류계수라 하였고 Rowe는 모래지반의 전단저항각(φ)에 대하여 식 93)를 진행성지수라고 하였다.

                                                  (2)

                                                (3)

여기서, R 및 ρ는 0∼1 사이로 변화되며, 이들의 값이 크면 진행성파괴가 현저한 것으로 된다. 식 (2)는 로 되므로 파괴면의 100 R% 가 잔류치, (1-R) X 100 % 가 최대치로 된다고 보아도 좋다.

흙구조물의 파괴도 흙덩이의 파괴이므로 진행성파괴와 본질적으로 관계되며, Terzaghi 는 균열이 있는 과압밀점토의 자연사면에서는 τf 보다 훨씬 적은 응력에서 파괴가 일어나며, 절취에 의한 응력해방 대문에 균열이 더욱 발달한다고 하였다.

Skempton 은 같은 현상에 대하여 균열부에 응력이 집중하여 이것이 진행성파괴의 원인이라 하고 Bjerrum 은 과압밀점토가 풍화과정에서 탄성에너지의 회복이 생겨서 내부적 횡압력이 작용하는 것도 진행성파괴의 원인이라고 추정하고 있다.

이와 같이 여러 가지의 고려방법이 있으나 자연사면은 물론 성토와 같은 인공사면에서도 흙덩이 내의 응력 및 변형의 불균일성은 실내전단공시체보다 오히려 크므로 식(1)의 조건이 성립하며, 파괴는 대부분 진행적이다.