▪ 정의: 원위치 시험으로 Rod 선단부에 콘(Cone), 샘플러(Sampler), 저항날개 등을 부착한 후 지반에 관입·인발·회전하여 지반의 저항을 탐사하는 시험
▪ 연속적인 토층 상태 파악
▪ 대표적 장비: 스웨덴식 관입기, 동적 사운딩기 등
▪ 간편하고 경제적이나 정밀도는 낮음
대표시험 분류
구분
관입
회전
인발
시험
SPT, 콘관입
베인시험
이스키미터(Iskymeter)
토질
사질, 복합토
연약 점성토
점성토, 이탄
특징
시료채취 가능, 연속적
심도제한, 개량 확인
연속자료, 연약지반 적용
정적 vs 동적 사운딩
정적 사운딩
동적 사운딩
단관 원추 관입 시험 화란식 원추 관입 시험 스웨덴식 관입 시험 이스키미터 베인 시험
동적 원추관 시험 표준관입시험(SPT)
[기사] 사운딩 시험 연습문제
[21년 토목기사] 다음 중 사운딩 시험이 아닌 것은?
① 표준관입시험 ❷ 평판재하시험 ③ 콘 관입시험 ④ 베인 시험
[20년 토목기사] 사운딩(Sounding)의 종류에서 사질토에 가장 적합하고 점성토에서도 쓰이는 시험법은? ❶ 표준관입시험 ② 베인전단시험 ③ 더치 콘관입시험 ④ 이스키미터
[20년 토목기사] 사운딩에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 로드 선단에 지중저항체를 설치하고 지반 내 관입, 압입, 또는 회전하거나 인발하여 그 저항치로부터 지반의 특성을 파악하는 지반조사방법이다.
② 정적사운딩과 동적사운딩이 있다. ❸ 압입식 사운딩의 대표적인 방법은 SPT이다. (→ SPT는 동적사운딩)
④ 측압사운딩의 공내횡방향 재하시험은 보링공을 수평으로 확장시키면서 측압과 수평변위를 측정한다.
[19년 토목기사] 토질조사에 대한 설명 중 옳지 않은 것은? ❶ 표준관입시험은 정적인 사운딩이다. (→ 동적사운딩) ② 보링의 깊이는 설계의 형태 및 크기에 따라 변한다.
③ 보링의 위치와 수는 지형조건 및 설계형태에 따라 변한다. ④ 보링 구멍은 사용 후에 흙이나 시멘트 그라우트로 메워야 한다.
[19년 토목기사] 예민비가 매우 큰 연약 점토지반에 대해서 현장의 비배수 전단강도를 측정하기 위한 시험방법으로 가장 적합한 것은?
① 압밀비배수시험 ② 표준관입시험 ③ 직접전단시험 ❹ 현장베인시험
시추공 규격: AX, BX, NX, HX
▪ AX, BX, NX, HX 등은 시추(보링) 시 사용하는 케이싱·코어배럴의 규격(구경) 명칭으로,
DCDMA(다이아몬드 코어 드릴 제작협회) 규격에서 유래하여 국내 지반조사에서 그대로 통용됨
▪ 명칭 뒤에 공통적으로 X가 붙으며, 알파벳 순서에 따라 규격(구경)이 달라짐
▪ 로드(Rod) 규격과 케이싱 외경 규격이 대응되도록 체계화되어 있음(케이싱 외경 규격 = 시추구경)
참고: 규격 체계(공경/코어 직경, mm)
규격
AX
BX
NX
HX
공경
48.0
59.9
75.4
98.9
코어 직경
30.1
42.0
54.0
76.2
※ 규격이 클수록(AX→BX→NX→HX) 공경·코어 직경이 커지며, 암반 시추 및 정밀 시료 채취에 유리하나 장비가 무거워지고 비용이 증가함. 국내 건축물 지반조사(특히 굴토 10m 이상)에서는 일반적으로 NX 규격이 표준으로 사용되며, AX·BX는 예비조사나 소규모 현장에 제한적으로 사용됨. (수치는 DCDMA 표준 기준으로, 제작사·문헌에 따라 소수점 단위 차이가 있을 수 있음)
현장들밀도시험
▪ 다짐시험; 모래치환법으로 다짐도 측정
▪ 상대다짐도 = 현장 건조밀도 / 표준 건조밀도
\[
R_c = \frac{\gamma_{d(\text{현장})}}{\gamma_{d\text{max}(\text{시험실})}} \times 100 (\%)
\]
[기사] 현장들밀도 연습문제
[20년 토목기사] 현장 흙의 밀도 시험 중 모래치환법에서 모래는 무엇을 구하기 위하여 사용하는가?
① 시험구멍에서 파낸 흙의 중량 ❷ 시험구멍 체적 ③ 지반의 지지력 ④ 흙의 함수비
[21년 토목기사] 모래치환법에 의한 흙의 밀도 시험 결과 흙을 파낸 구멍의 체적과 파낸 흙의 질량은 각각 1800cm³, 3950g이었다. 함수비 11.2%, 비중 2.65, 최대건조밀도 2.05g/cm³일 때 다짐도는?
① 92% ② 94% ❸ 96% ④ 98%
정의
63.5kgf 해머를
76cm 높이에서 자유낙하시켜
원통분리형 시료채취기(Split Spoon Sampler)를
30cm 관입시킬 때의 타격 횟수
N 보정식
\(
\begin{aligned}
N &= \color{red}N_F \\
&\cdot \color{green}C_E \cdot C_N \\
&\cdot \color{black}C_D \cdot C_R \cdot C_S
\end{aligned}
\)
\(
\begin{aligned}
N &= \color{red}\text{현장 측정 N 값} \\
&\cdot \color{green}\text{해머 타격 에너지비 보정} \cdot \text{유효상재압 보정} \\
&\cdot \color{black}\text{시추공 직경 보정} \cdot \text{로드 보정} \cdot \text{샘플러 보정}
\end{aligned}
\)
경험식: Dunham(던햄) 내부마찰각
토립자
입도
마찰각
둥글고
불량(균등)
\(\phi = \sqrt{12N} + 15\)
둥글고
양호
\(\phi = \sqrt{12N} + 20\)
모나고
불량(균등)
\(\phi = \sqrt{12N} + 20\)
모나고
양호
\(\phi = \sqrt{12N} + 25\)
토층이 변화되거나 또는 동일 지층이라도 1.0m 간격으로
매 15cm씩, 총 45cm(=15+15+15) 관입에 대한 관입 저항치를 구하고,
그중 2, 3번째 관입(즉, 30cm) 저항치를 합하여 시추 주상도에 기록한다.
지층이 매우 조밀하여 타격을 50회 이상 타격하여도,
30cm 관입이 불가능 한 지층에서는 50회 타격에 대한 관입량을 측정 기록한다.
표준관입시험 과정에서 채취된 교란시료는 시료상자에 넣어 보관한다.
[기사] SPT 연습문제
[21년 토목기사] 표준관입시험에 대한 설명으로 틀린 것은?
① N값으로 모래지반의 상대밀도를 추정할 수 있다. ② N값으로 점토지반의 연경도를 추정할 수 있다.
③ 지층의 변화를 판단할 수 있는 시료를 얻을 수 있다. ❹ 모래지반에 대해서 흐트러지지 않은 시료를 얻을 수 있다. (→ 교란 시료만 채취됨)
[20년 토목기사] 처음 150mm 관입에 요하는 N값을 제외하고 그 후 300mm 관입에 요하는 타격수를 N값으로 하는 이유는? ❹ 보링구멍 밑면 흙이 보링에 의하여 흐트러져 150mm 관입 후부터 N값을 측정한다.
[22년 토목기사] N값=25, 입자 둥글고 입도분포 불량할 때 Dunham 공식으로 내부마찰각은? ❶ 32.3° ② 37.3° ③ 42.3° ④ 48.3°
\[\phi = \sqrt{12 \times 25} + 15 = 32.3°\]
[22년/19년 토목기사] 토립자 둥글고 입도 나쁜 모래, N=10일 때 Dunham 공식으로 내부마찰각은?
① 21° ❷ 26° ③ 31° ④ 36°
[21년 토목기사] 보링(boring)에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 회전식과 충격식이 있다. ② 충격식은 굴진속도가 빠르고 비용도 싸지만 분말상의 교란된 시료만 얻어진다. ❸ 회전식은 시간과 공사비가 많이 들 뿐만 아니라 확실한 코어(core)도 얻을 수 없다. (→ 코어 채취 가능)
④ 보링은 지반의 상황을 판단하기 위해 실시한다.
콘관입시험(CPT, CPTu)
▪ 원추형 콘을 일정한 속도(2cm/sec)로 관입시켜 콘저항값(\(q_c\)), 외관 마찰저항값(\(f_s\)), 간극수압(\(u_{bt}\))을 측정
▪ 간극수압 측정 포함: CPTu (Piezocone)
▪ 간극수압 소산곡선 → 수평압밀계수 \( C_h \) 산정
▪ 점착력 기반 \( C_u \) 산정 가능
관입속도 영향
구분
내용
적정 속도
2 cm/sec
빠를 경우 (점성토)
\(q_c, f_s, u_{bt}\) 값 증가 / 과잉간극수압 소산시간 증가 → \(C_h\) 감소
느릴 경우 (점성토)
\(q_c, f_s, u_{bt}\) 값 감소 / \(C_h\) 증가
간극수압 소산곡선: 콘 관입 시 발생된 간극수압이 시간 경과에 따라 증감되는 점을 연결한 곡선
지반
특성
사질토
\(\Delta u = 0\), 소산곡선 시간에 따라 일정
NC 점토
증가된 \(\Delta u\) 크고, 소산 시간이 김
OC 점토
증가된 \(\Delta u\) 적고, 소산 시간이 짧음. 심한 과OC 지반은 \(-\Delta u\) 발생
참고: 프로젝트 목적이 정밀 설계면 CPT를, 빠른 간이 평가는 DCPT를 우선 고려합니다.
공내재하시험(PMT)
▪ 시추공 벽에 설치된 시험기구의 방사방향 압력과 공벽 변형량의 관계로 지반특성 조사
▪ 공내전단시험(Shear Plate), 공내재하시험(Probe: 압력 vs 반경 → 정지압–항복압–한계압)
▪ 수압시험(Packer), 투수시험(지하수위계) 병행
▪ PMT로 지반탄성계수 추정
시험법
시추공 시추
Probe 삽입 후 예비압으로 공벽 밀착
단계압(= 한계압 × 1/10) 가한 후 1분간 유지
각 단계압에서 15초, 30초, 60초 유입유량 측정
한계압까지 시험 실시
결과 분석 (크리프 곡선)
정지압(\(P_0\)): 크리프 곡선의 첫 번째 절곡점
항복압(\(P_y\)): 크리프 곡선의 두 번째 절곡점
한계압(\(P_L\)): \(\Delta V / V_0 = 1\) 일 때 압력
베인전단시험
▪ 비배수 전단강도의 c와 ϕ값을 찾기 위한 시험
▪ 지반 내 보링공 선단부에 Vane 날개를 장착 → 회전 → 불교란·교란 상태 설계강도 정수 산정
▪ 베인 D의 5배 이상의 지반에 삽입
▪ 보정: 속도 / PI / 마찰 보정
현장 베인: 분당 6° 회전 (약 2~15분 소요) vs UU 삼축: 약 15분. 속도차로 강도 과대평가
과대 과잉간극수압
PI가 클수록 비배수 전단강도 과대평가 → Bjerrum 보정 필요
[기사] 베인전단시험 연습문제
[21년 토목기사] 베인전단시험에 대한 설명으로 틀린 것은? ❶ 베인전단시험으로부터 흙의 내부마찰각을 측정할 수 있다. (→ 비배수 점착력 Cu만 구함)
② 현장 원위치 시험의 일종으로 점토의 비배수 전단강도를 구할 수 있다.
③ 연약하거나 중간 정도의 점토성 지반에 적용된다.
④ 십자형의 베인을 압입 후 회전모멘트를 가해서 흙이 원통형으로 전단파괴될 때 저항모멘트를 구함으로써 비배수 전단강도를 측정한다.
[22년 토목기사] 베인 지름 50mm, 높이 100mm, 파괴 시 토크 59N·m 일 때 점착력은? ❶ 129 kN/m² ② 157 kN/m² ③ 213 kN/m² ④ 276 kN/m²
▪ 기초의 크기에 따른 지지력 기준 vs 침하량 기준
기초의 크기에 따른 지지력 기준 vs 침하량 기준
출처: https://cafe.daum.net/linecontra/GipQ/713
Scale effect(=기초폭 크기 효과)
출처: https://m.blog.naver.com/78dydxo/222529648580
Scale Effect (기초폭 크기 효과)
구분
사질토
점성토
지지력
기초폭에 비례
\[\frac{q_f}{q_p} = \frac{B_f}{B_p}\]
기초폭에 무관
\[\frac{q_f}{q_p} = 1\]
침하량
비례 정도 아님
\[S_f = S_p \left(\frac{2B_f}{B_f+B_p}\right)^2\]
[22년 토목기사] 도로의 평판재하 시험에서 시험을 멈추는 조건으로 틀린 것은? ❶ 완전히 침하가 멈출 때 (→ 종료 조건이 아님) ② 침하량이 15mm에 달할 때
③ 재하 응력이 지반의 항복점을 넘을 때 ④ 재하 응력이 현장 예상 최대 접지압을 넘을 때
[22년 토목기사] 평판재하시험에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 순수한 점토지반의 지지력은 재하판 크기와 관계없다.
② 순수한 모래지반의 지지력은 재하판의 폭에 비례한다.
③ 순수한 점토지반의 침하량은 재하판의 폭에 비례한다. ❹ 순수한 모래지반의 침하량은 재하판의 폭에 관계없다. (→ 비선형 비례 관계 있음)
[20년 토목기사] 평판재하시험 scale effect에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 사질토 지반의 지지력은 재하판의 폭에 비례한다. ② 점토지반의 지지력은 재하판의 폭에 무관하다.
③ 사질토 지반의 침하량은 재하판의 폭이 커지면 약간 커지지만 비례 정도는 아니다. ❹ 점토지반의 침하량은 재하판의 폭에 무관하다. (→ 비례한다)
[19년 토목기사] 모래지반에 30cm×30cm 재하판으로 극한지지력 10t/m²를 얻었다. 4m×4m 기초의 극한지지력은?
① 10t/m² ② 100t/m² ❸ 133t/m² ④ 154t/m²
정수위 투수시험 (사질토)
\[
Q = A \cdot k \cdot i \cdot t = A \cdot k \cdot \frac{\Delta H}{L} \cdot t \quad \Rightarrow \quad k = \frac{QL}{A \Delta H \cdot t}
\]
[20년 토목기사] 말뚝 지지력에 관한 여러 가지 공식 중 정역학적 지지력 공식이 아닌 것은?
① Dör의 공식 ② Terzaghi의 공식 ③ Meyerhof의 공식 ❹ Engineering news 공식 (→ 동역학적)
[19년 토목기사] 연약점토 지반에 말뚝을 시공하는 경우, 말뚝을 타입 후 어느 정도 기간이 경과한 후에 재하시험을 하게 된다. 그 이유로 가장 적합한 것은?
① 말뚝에 부마찰력이 발생하기 때문이다. ② 말뚝에 주면마찰력이 발생하기 때문이다. ❸ 말뚝 타입 시 교란된 점토의 강도가 원래대로 회복하는데 시간이 걸리기 때문이다.
④ 말뚝 타입 시 충격에 의해 두부의 손상이 발생할 수 있어 안정화에 시간이 걸리기 때문이다.
[19년 토목기사] 직경 30cm 콘크리트 말뚝을 단동식 증기해머로 타입. 타격에너지 36kN·m, 해머효율 0.8, 손실상수 0.25cm, 마지막 25mm 관입에 필요한 타격횟수=5일 때 Engineering News 공식으로 허용지지력은? ❶ 640 kN ② 1280 kN ③ 1920 kN ④ 3840 kN
