목차
제1장 흙과 암석 ... 1
1.1 토질역학이란? ... 1
1.1.1 토질역학과 암반역학 ... 1
1.1.2 흙에 관한 여러 공학적 문제 ... 3
1.2 지구 및 지각의 구성 ... 9
1.2.1 지구의 내부 ... 10
1.2.2 지각(crust) ... 10
1.3 흙과 암석 ... 11
1.3.1 암석의 분류 ... 12
1.3.2 풍화작용(weathering) ... 13
1.3.3 흙의 성인(成因)에 의한 분류 ... 14
1.4 흙입자의 크기 ... 15
1.5 점토광물(粘土鑛物, clay mineral) ... 16
1.5.1 점토광물의 기본단위 ... 16
1.5.2 주요 점토광물 ... 18
1.5.3 점토광물과 물의 상호작용 ... 20
1.6 비중(specific gravity) ... 21
1.7 입도분석 ... 23
1.8 유효입경, 균등계수, 곡률계수 ... 31
연습문제 ... 34
참고문헌 ... 36
제2장 흙의 물리적 성질 ... 37
2.1 흙의 구성 ... 37
2.2 부피에 관한 관계식 ... 39
2.3 무게에 관한 관계식 ... 40
2.4 비중, 함수비, 포화도, 간극비의 관계 ... 44
2.5 상대밀도 ... 47
2.6 흙의 연경도 ... 50
2.7 활성도 ... 58
2.8 소성도표 ... 59
2.9 흙의 구조 ... 60
2.9.1 비점성토의 입자구조 ... 60
2.9.2 점성토의 입자구조 ... 62
연습문제 ... 64
참고문헌 ... 66
제3장 흙의 분류 ... 67
3.1 개설 ... 67
3.2 입도에 의한 분류 ... 67
3.3 공학적 분류 ... 69
3.3.1 AASHTO 분류법 ... 70
3.3.2 통일분류법 ... 74
3.3.3 AASHTO분류법과 통일분류법 비교 ... 83
연습문제 ... 84
참고문헌 ... 86
제4장 지반내의 응력 ... 87
4.1 개설 ... 87
4.2 흙자체의 하중으로 인한 지반내의 응력 ... 87
4.2.1 연직응력 ... 87
4.2.2 수평응력 ... 92
4.3 지표면에 놓인 하중으로 인한 지중응력의 증가 ... 92
4.3.1 집중하중에 의한 연직응력의 증가 ... 92
4.3.2 선하중에 의한 연직응력의 증가 ... 96
4.3.3 띠하중에 의한 연직응력의 증가 ... 97
4.3.3.1 등분포 띠하중 ... 97
4.3.3.2 직선적으로 증가하는 따하중 ... 100
4.3.4 원형 등분포하중에 의한 연직응력의 증가 ... 102
4.3.5 구형 등분포하중에 의한 연직응력의 증가 ... 105
4.3.6 제방하중에 의한 연직응력의 증가 ... 109
4.3.7 2:1 분포법 ... 112
4.3.8 Newmark의 영향원법 ... 113
연습문제 ... 117
참고문헌 ... 119
제5장 흙속에서의 물의 흐름 ... 121
5.1 개설 ... 121
5.2 동수경사(動水傾斜, Hydraulic Gradient) ... 121
5.3 Darcy 법칙 ... 124
5.4 투수계수 ... 128
5.5 투수계수 측정방법 ... 130
5.5.1 실내투수시험 ... 131
5.5.2 현장투수시험 ... 135
5.5.3 경험공식 ... 140
5.6 층상토에서의 등가투수계수 ... 141
5.6.1 수평방향 흐름 ... 141
5.6.2 수직방향 흐름 ... 142
5.7 흐름의 기본이론과 유선망 ... 144
5.8 유선망(流線網, flow net) ... 147
5.8.1 유선망의 기본개념 ... 147
5.8.2 유선망을 이용한 침투유량 계산 ... 148
5.9 비등방성 흙에서의 유선망 ... 153
5.10 수리구조물 하부에서 작용하는 양압력 ... 156
5.11 보일링(Boiling) 현상 방지대책 ... 158
연습문제 ... 159
참고문헌 ... 161
제6장 유효응력과 모관현상 ... 163
6.1 유효응력의 개념 ... 163
6.1.1 포화토에서의 유효응력 ... 163
6.1.2 부분 포화토에서의 유효응력 ... 167
6.2 물의 흐름에 따른 유효응력의 변화 ... 169
6.3 분사현상 ... 174
6.4 침투력(seepage force) ... 177
6.5 널말뚝에서 융기에 대한 안정성 문제 ... 179
6.6 모관현상 ... 182
6.6.1 모관현상의 원리 ... 182
6.6.2 흙에서의 모관현상 ... 184
6.7 모관상승 영역에서의 유효응력 ... 186
6.8 흙의 동해(凍害) ... 188
6.8.1 동상현상과 연화현상 ... 188
6.8.2 동상이 발생되는 조건 ... 189
6.8.3 동결깊이 ... 191
6.8.4 융해에 의한 지반의 연화현상 ... 193
연습문제 ... 194
참고문헌 ... 195
제7장 흙의 압축과 압밀이론 ... 197
7.1 개설 ... 197
7.1.1 흙의 압축성 ... 197
7.1.2 과잉간극수압 ... 198
7.1.3 간극수압의 상승원인 ... 199
7.1.4 즉시침하와 압밀침하 ... 199
7.2 압밀의 원리 ... 201
7.2.1 Tezaghi의 피스톤모델 ... 201
7.2.2 Kelvin 모델 ... 202
7.2.3 양면배수되는 점토층에서의 압밀 ... 204
7.3 압밀시험 ... 206
7.3.1 1차원 압밀시험 ... 206
7.3.2 간극비-압력곡선(e-log p 곡선) ... 208
7.3.3 정규압밀점토와 과압밀점토 ... 211
7.3.4 e-log p 곡선에서 교란의 영향 ... 214
7.3.5 압축지수(<NOBR><?import namespace ... m ur
7.3.6 팽창지수 또는 재압축지수(<m:math ? xmlns ... '"htt
7.4 압밀침하량 계산 ... 218
7.4.1 1차 압밀침하량 ... 218
7.4.2 2차 압밀침하량 ... 222
7.5 압밀의 진행속도 ... 226
7.5.1 1차원 압밀의 기본방정식 ... 226
7.5.2 압밀방정식의 해 ... 230
7.5.3 압밀도와 평균압밀도 ... 231
7.5.3.1 압밀도 ... 231
7.5.3.2 평균압밀도 ... 233
7.5.4 압밀계수(<NOBR><m:math ? xmlns ... '"htt
7.6 그외 압밀침하와 관련된 사항 ... 243
7.6.1 기초 밑에서의 압밀침하 ... 243
7.6.2 점증하중으로 인한 압밀침하 ... 245
7.7 즉시침하 ... 247
7.8 기초의 전체침하량 ... 250
7.9 압밀촉진공법 ... 250
7.9.1 연직 드레인공법 ... 250
7.9.2 선행재하공법(Preloading공법) ... 253
연습문제 ... 255
참고문헌 ... 258
제8장 흙의 전단강도 ... 259
8.1 전단강도의 기본개념 ... 259
8.2 수직응력과 전단응력 ... 260
8.2.1 해석적방법 ... 261
8.2.2 Mohr 원의 도해법(圖解法) ... 263
8.2.3 극점법 ... 265
8.3 흙의 전단강도 ... 272
8.3.1 Mohr-Coulomb 파괴이론 ... 272
8.3.2 전단파괴면의 경사 ... 274
8.3.3 포화토에서 전단파괴 이론 ... 275
8.4 전단강도 정수 : c, Φ ... 276
8.4.1 직접전단시험(Direct Shear Test) ... 276
8.4.1.1 시험개요 ... 276
8.4.1.2 시험의 특징 ... 278
8.4.1.3 직접전단시험의 장단점 ... 280
8.4.2 삼축압축시험(Triaxial shear Test) ... 281
8.4.2.1 시험개요 ... 281
8.4.2.2 압밀배수시험(CD시험) ... 282
8.4.2.3 압밀비배수시험(CU시험) ... 287
8.4.2.4 비압밀비배수시험(UU시험) ... 293
8.4.2.5 간극수압계수 ... 296
8.4.2.6 응력경로(stress path) ... 301
8.4.3 일축압축시험(Unconfined Compression Test) ... 306
8.4.3.1 일축압축강도 ... 306
8.4.3.2 점토의 예민비와 틱소트로피(Thixotropy) ... 308
8.4.4 그외 현장시험법 및 추정법 ... 309
8.4.4.1 베인전단시험 ... 309
8.4.4.2 표준관입시험 ... 312
8.4.4.3 점토의 비배수 점착력에 대한 경험식 ... 315
연습문제 ... 317
참고문헌 ... 319
제9장 수평토압 ... 321
9.1 개설 ... 321
9.2 정지토압 ... 322
9.3 Rankine의 토압이론 ... 326
9.3.1 Rankine의 주동토압 ... 326
9.3.2 Rankine의 수동토압 ... 329
9.3.3 주동 및 수동토압이 되기 위한 소성상태 ... 331
9.3.4 Rankine 이론에 의한 토압분포 ... 333
9.3.4.1 모래지반에서 Rankine의 토압분포 ... 335
9.3.4.2 점토지반에서 Rankine의 토압분포 ... 343
9.3.5 뒷채움 흙이 경사진 경우 Rankine 토압 ... 349
9.3.6 벽체의 배면과 뒷채움 흙이 경사진 경우 Rankine 토압 ... 354
9.4 벽면마찰각을 고려한 토압이론 ... 357
9.5 Coulomb의 토압이론 ... 358
9.5.1 Coulomb의 주동토압 ... 358
9.5.2 Coulomb의 수동토압 ... 362
9.5.3 Coulomb의 도해법(圖解法) ... 365
9.5.4 시행쐐기법에 의한 토압 ... 370
9.5.5 지진으로 인한 토압 ... 372
9.5.6 옹벽에 작용하는 주동토압에 대한 근사적 해석 ... 375
9.6 상재하중에 의해 옹벽에 작용하는 수평토압 ... 377
9.6.1 집중하중으로 인한 수평토압 ... 377
9.6.2 선하중으로 인한 수평토압 ... 379
9.6.3 띠하중으로 인한 수평토압 ... 381
9.7 토류벽에 작용하는 토압 ... 385
9.7.1 개요 ... 385
9.7.2 근입깊이 검토에 사용되는 토압 ... 386
9.7.3 단면검토에 사용되는 토압 ... 387
연습문제 ... 390
참고문헌 ... 392
제10장 얕은기초의 지지력 ... 395
10.1 개설 ... 395
10.2 얕은기초의 극한지지력 ... 396
10.2.1 얕은기초의 전단파괴와 극한지지력 ... 396
10.2.2 허용지지력 및 허용지내력 ... 398
10.3 Terzaghi의 지지력공식 ... 399
10.3.1 Terzaghi의 극한지지력 공식 ... 399
10.3.2 Terzaghi의 수정 지지력공식 ... 403
10.3.3 Terzaghi의 허용지지력 공식 ... 406
10.3.4 지지력공식 적용시 유의사항 ... 407
10.3.5 지하수위의 영향 ... 407
10.4 허용지지력 산정방법 ... 411
10.5 Meyerhof의 지지력공식 ... 413
10.5.1 Meyerhof의 극한지지력 공식 ... 413
10.5.2 편심하중을 받는 기초의 지지력 ... 417
10.6 이질층의 지반위에 놓인 기초의 지지력 ... 420
10.6.1 2개의 점토층으로 구성된 지반에서의 지지력 ... 420
10.6.2 모래층 아래에 점토층이 있는 지반에서의 지지력 ... 421
10.6.3 여러개의 이질층으로 구성되어 있는 지반에서의 지지력 ... 423
10.7 현장재하시험 ... 424
10.7.1 도로의 노상 및 노반의 지반반력계수 ... 424
10.7.2 기초지반의 극한지지력 ... 425
10.7.2.1 극한지지력 산정 ... 425
10.7.2.2 크기효과(scale effect) ... 426
10.7.2.3 모래와 점토의 혼합비율을 고려한 Scale Effect ... 428
10.7.3 재하시험으로부터 지지력 산정시 유의사항 ... 429
10.8 표준관입시험(SPT)에 의한 허용지지력 ... 431
10.9 얕은기초의 침하 ... 435
10.9.1 연성기초와 강성기초의 접지압과 침하량의 분포 ... 435
10.9.2 탄성침하량 계산 ... 437
10.9.3 포화된 점토지반에 놓인 기초의 탄성침하량 ... 441
10.9.4 사질토의 탄성침하량-변형 영향계수 사용 ... 444
10.10 구조물의 허용침하량 및 허용지지력 ... 447
연습문제 ... 451
참고문헌 ... 453
제11장 사면안정 ... 455
11.1 개설 ... 455
11.2 안전율 ... 457
11.3 직립사면의 안정검토 ... 459
11.4 무한사면의 안정검토 ... 460
11.4.1 침투가 없는 무한사면의 안정해석 ... 460
11.4.2 침투가 있는 무한사면의 안정해석 ... 463
11.4.3 수중에 잠겨있는 무한사면의 안정해석 ... 467
11.5 유한사면의 안정검토 ... 469
11.5.1 평면활동을 일으키는 유한사면의 안정해석 ... 469
11.5.2 원호활동을 일으키는 유한사면의 안정해석 ... 472
11.5.3 일체법에 의한 유한사면의 안정해석 ... 473
11.5.3.1 Φ＝0인 균질한 점토사면 ... 473
11.5.3.2 마찰원 방법 ... 477
11.5.4 절편법에 의한 유한사면의 안정해석 ... 483
11.5.4.1 Fellenius 방법 ... 484
11.5.4.2 Bishop의 간편법 ... 485
11.5.5 복합활동을 일으키는 유한사면의 안정해석 ... 489
11.6 사면안정해석에서 여러가지 특수한 경우 ... 491
11.6.1 정상침투가 있는 경우 사면안정해석 ... 491
11.6.2 부분 수중상태인 경우 사면안정해석 ... 492
11.6.3 수위 급강하시 사면안정해석 ... 494
11.6.4 시공직후 사면안정해석 ... 495
11.6.5 인장균열이 있는 경우 사면안정해석 ... 496
11.7 토공구조물의 시간에 따른 안전율의 변화 ... 497
11.7.1 포화 점토지반에 성토시 안전율의 변화 ... 497
11.7.2 포화 점토지반을 굴착할 때 안전율의 변화 ... 498
11.7.3 흙댐에서 안전율의 변화 ... 500
연습문제 ... 502
참고문헌 ... 504
제12장 흙의 다짐 ... 505
12.1 개설 ... 505
12.2 다짐의 원리 ... 506
12.3 실내다짐시험 ... 507
12.3.1 표준다짐시험과 수정다짐시험 ... 507
12.3.2 다짐시험 결과 ... 509
12.4 흙의 다짐특성 ... 512
12.4.1 다짐에 영향을 미치는 요소 ... 512
12.4.2 다짐된 점성토의 구조 ... 515
12.4.3 다짐된 점성토의 공학적 특성 ... 516
12.4.4 사질토의 다짐특성 ... 519
12.5 현장다짐 ... 519
12.5.1 다짐장비 ... 520
12.5.2 현장다짐의 특성 ... 522
12.5.3 다짐도 ... 524
12.5.4 국내의 품질기준 ... 526
12.5.5 현장 건조단위중량시험 ... 528
12.6 CBR 시험 ... 530
12.6.1 CBR ... 531
12.6.2 설계 CBR ... 531
12.6.3 수정 CBR ... 533
연습문제 ... 535
참고문헌 ... 536
부록 ... 537
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