지반조사 시 표준관입시험(SPT, Standard Penetration Test) 결과로 파악 및 추정할 수있는 사항

안녕하세요 꿈꾸는 돼지입니다! 오늘은 토목시공기술사 뿐만아니라 토목분야 기술사 시험에서 나오는 중요한 주제, 바로 **표준관입시험(SPT)**에 대해 알아보겠습니다. SPT 결과를 통해 지반의 다양한 특성을 파악하고 추정하는 개념을 익혀보시기바랍니다!

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** SPT, 뭔데 중요한 거야?**

  SPT는 지반의 밀도와 강도를 측정하는 현장 시험 방법입니다. 쉽게 말해, 지반이 얼마나 단단하고 견고한지를 알아보는 거죠. SPT는 63.5kg 해머로 50 직경의 채취기(smapler)를 사용하여 지반의 밀도와 강도를 측정하는 현장 시험입니다. 30cm 관입시에 필요한 타격 횟수인 N값을 기록하며,  타격 횟수인 N값을 통해 지반의 여러가지 특성을 추정할 수 있어, 토목, 지반말뚝, 구조물 설계 및 시공에 매우 중요한 역할을 하는 시험입니다.

 

☞ SPT 결과로 파악, 추정할 수 있는 사항

1. 지반의 밀도와 강도

• N값이 높을수록 지반이 더 밀도가 높고 강도가 높다는 것을 의미합니다. 상식적으로 생각해봐도 딴딴한 물체에 어떤 자국내는 것하고 물렁한 물체에 자국내는 것하고 어떨지 상상하시면 됩니다. 딱딱하게 굳은 찰흙덩어리에 손가락을 넣는것 하고 두부에 손가락을 넣는 것으로도 같은 표현이겠죠.
• 일반적으로 N값 4 미만은 심한 연약 지반, N값 4~10은 연약 지반, N값 10~30은 보통 밀도의 지반, N값 30~50은 견고한 지반, N값 50 이상은 매우 견고한 지반으로 분류됩니다.
• 일반적으로 설계서 기준을 보면 다소 차이가 있지만 N치 4~10이하면 연약하다고 판단하여 보강을 하게됩니다.

2. 지반의 침하 및 변형

• N값이 높을수록 지반의 침하량과 변형량이 작을 것으로 예상할 수 있습니다. 공학적으로 말하면 역학적으로 안전성이 높다고 표현할수 있겠죠.
• SPT 결과를 통해 지반의 침하량을 예측하는 다양한 방법들이 개발되어 있으며, 이는 토목 구조물 설계에 중요한 정보로 활용됩니다.

3. 지반의 구성 및 지층 분류

• N값은 지반의 구성 토사 종류와 지층 분류에도 활용될 수 있습니다.
• 각 지층마다 N값의 변화 패턴을 분석하여 지층 경계를 파악하고, 각 지층의 구성 토사 종류를 추정할 수 있습니다.
• N치에 의한 지반분류의 활용
  • 기초 설계: N치를 기반으로 지반의 지지력을 평가하고 적절한 기초 형태를 선정합니다.
  • 지반 개량: N치가 낮은 지반의 경우, 지반 개량을 통해 강도를 높여야 합니다.
  • 옹벽 설계: N치를 기반으로 옹벽의 적절한 단면을 설계합니다.
  • 도로 포장 설계: N치를 기반으로 도로 포장의 적절한 두께를 설계합니다.

4. 지반의 liquefaction(액상화) 가능성

• 지반의 액상화는 지진이나 강한 충격으로 인해 지반이 액체처럼 변하는 현상입니다. 요즘처럼 내진설계가 대두되는 시기라면 이런 액상화 검토도 거의 필수로 수행할테죠.
• N값은 지반의 liquefaction(지진 발생 시 지반 액체화) 가능성을 평가하는데 중요한 역할을 합니다.
• SPT 결과를 기반으로 지반의 liquefaction 발생 가능성을 계산하는 다양한 방법들이 개발되어 있으며, 이는 지진 안전 설계(내진, 제진 등)에 중요한 정보로 활용됩니다.

https://dreaming-pig.tistory.com/169

[필답형] 액상화

5. 그 외에도...

• SPT 결과는 지반의 공극비, 투수계수, 압축성 등 다양한 지반 특성을 추정하는데 활용될 수 있습니다.
• SPT 시험 과정에서 채취된 토양 시료는 토양분류시험, 삼축압축시험 등 다양한 실험을 통해 지반의 역학적 특성을 보다 정확하게 평가하는데 사용될 수 있습니다.

⚠️ 주의 사항!

• SPT 결과는 지반의 특성을 추정하는데 유용한 정보이지만, 모든 조사가 그렇듯 단독으로 사용하기에는 한계가 있습니다.
• 보다 정확한 지반 평가를 위해서는 SPT 결과와 함께 다른 지반조사 결과, 현장 관찰, 과거 경험 등을 종합적으로 고려해야 합니다. 이것은 모든 지반조사 및 토질 조사에서 공통되는 사항으로 반복적으로 문구를 사용하시는 것을 추천드립니다.
• SPT 시험 방법 및 결과 해석에는 여러가지 오차 요인이 존재할 수 있으며, 이를 고려하여 지반 특성을 평가해야 합니다.

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   지반조사에는 SPT 말고도 평판재하, 콘관입, 베인시험등 여러가지 시험들이 있습니다.

  이것들은 나열해서 외우기 보다는 예비조사, 본조사, 보완조사, 특정조사 이런식으로 분류해서 각 항목에 들어갈만 조사들을 넣어서 외우는 것을 추천드립니다.

  또한 조사의 방법에 따라도 지하탐사, 시추조사, 원위치 시험, 토질 시험등 이런식으로 분류해서 분류 항목들을 미리 준비(암기)하셨다가 논술형의 개요부나 도입부 쪽에 어울려서 서술해주시면 나름 갖춰진 틀이 되어 보기 좋습니다.

   예를 들어 터널관련된 논술형 문제를 쓸때 처음에 문재에 대한 소개나 포인트 정의 등을 개요로 잡고 그 아래에 모든 시공 공정의 최초인 조사에 대한 항목들을 분류항목들로  표형식으로 넣어주시면 좋은 도입이 되기때문에 매우 유용하게 사용하실수 있습니다. 

   그리고 이런 조사같은경우 실제로 현장에서 상당히 많이 사용되기도 하고 본인이 품질쪽 담당이 아니더라도 양질의 시공성과를 얻기 위해서는 계속 접하게 되므로 시험순서 및 응용, 활용성 정도에 대해서는 꼭 미리 숙지하시기 바랍니다.

 

 

 

 

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