지반조사 결과와 설계강도정수

1.4.1 지반조사 결과의 활용

아무리 훌륭한 조사라 해도 그 결과를 잘 활용하지 않으면 아무 의미가 없다 조사 결과자료는 설계담당자가 지금부터 설계하려는 구조물에 무엇이 문제인지, 그것에 대해 어떤 설계를, 어떤 시공법을 적용하면 좋을지 정확하게 판단할 수 있는 조사 결과이어야 한다. 조사와 설계가 분업화하고 있는 현상은 어쩔 수 없지만, 보링 주상도나 토질시험 결과를 열거한 것만이 조사보고서가 아니고, 설계나 시공 담당자에게 지반의 특성, 성상 등을 이미지화하게 하고 무엇이 문제인가를 생각해서 해결 단서를 전해줄 수 있는 보고서가 바람직하다. 물론 설계 및 시공담당자도 조사 결과는 귀중한 정보임을 인식하고 설계와 시공에 충분히 활용할 수 있는 능력을 길러야 한다.
1) 토층 구분 및 토질 단면도의 작성
토층 구분은 토질 주상도, 지지층의 심도 및 토질 시험 결과 일람표를 참고로 하여 실시하며, 점성토층, 유기질 토층, 배수층인 중간사질토층, 액상화 가능성이 있는 사질토층 및 지지층 등의 위치나 층 두께를 기재한다.
2) 설계용 토질 정수 산정
설계용 토질 정수의 대표치는 오직 그 토층의 기계적으로 구해진 토질 시험 결과의 평균치를 산정하는 것이 아니고, 다른 토질 시험 결과도 참고하여 그 층의 대표라고 할 수 있는 부분의 토질 시험 결과를 취해야 한다. 특히, 매우 연약한 경우나 중요 구조물을 건설하는 경우에는 실제의 현장에 있어서 실물 크기의 재하시험이나 시험 성토를 하여 침하, 측방 변위, 간극수압 등 각종 계측을 실시하여 그 측정치를 토대로 설계의 타당성을 검증하는 것이 중요하다.

1.4.2 설계강도정수

흙막이 구조물에 작용하는 수평하중은 토압, 수압 및 기타 압력으로 구성되지만 값의 크기와 분포상태가 토질에 따라 다르며, 흙막이벽의 변형, 굴착, 배수의 시공조건에 따라 달라진다
흙막이벽에 작용하는 측압을 결정하는 단계에서는 대상 지반의 교유 성질을 표시하는 전체 단위중량, 점착력, 내부마찰각 등의 토질 정수가 필요하며, 이러한 제 정수는 통상 지반조사 보고서나 기타 조사 결과에 의해 산정되고 있다.

1.4.2.1 사질토

표준관입시험을 통해 얻은 N값과 토질 정수의 관계는 흙의 종류에 따라 다르므로 일률적인 관계식으로 표시할 수는 없으나 N값을 이용하여 지반의 밀도와 전단강도 특성을 효과적으로 추정할 수 있으며, Peck 및 Meyerhof의 제안에 의하면 N값과 상대밀도, 내부마찰각과의 관계가 있다. Meyerhof의 값은 모래의 입도가 균일한 경우나 이토질 모래인 경우에는 작은 쪽의 값을 취하고, 입도의 분포가 좋은 경우는 큰 쪽의 값을 택하는 것이 좋다.

1.4.2.2 점성토

점성토 지반에서의 표준관입시험 결과인 N값은 사질토에 비하여 신뢰도가 낮고 편차도 큰 편이나 기초계획단계의 개략설계에서는 강도정수를 N값으로부터 추정할 수 있다.

1.4.2.3 탄성계수

흙막이 구조물의 벽체변형과 주변 지반의 거동을 분석하기 위하여 지반의 강성을 탄성계수, 또는 푸아송비로 나타내거나 수평지반반력계수를 사용하여 토압과 변형을 계산하게 된다. 탄성계수와 푸아송비는 불교란시료의 삼축압축시험으로부터 구하나 점착력이 없는 지반에서는 불교란시료를 얻는 것이 어렵기 때문에 표준관입저항치와 정적콘관입저항력과의 경험적인 상관관계로부터 추정하기도 한다.

1.4.2.4 수평지반반력계수

수평지반반력계수는 말뚝 또는 흙막이 벽체변형과 주변 지반의 거동을 분석하기 위한 지반-구조물 상호작용 모델이라 불리는 지반반력 이론에 적용되는데, 일반적으로는 수평지반반력계수는 사질토 지층이나 정규압밀점토에서는 깊이에 따라 비례적으로 증가하고 과압밀점토에서는 깊이와 관계없이 일정한 것으로 알려져 있다.

1.4.3 지반조사의 문제점

과거 수십 년 전부터 본격적으로 시행되어온 지반조사는 경제발달 및 산업화와 더불어 급속도로 성장하였으며, 기술적으로도 많은 발전을 이루었다. 그러나 아직도 지반조사와 관련하여 해결해야 할 문제점과 풀어야 할 과제들이 산재하여 있는 것이 현실이다.
지반조사의 가장 큰 문제점은 성과물인 지반조사 보고서상의 각종 지반조사 결과가 설계 시 활용이 안 되고 있다는 점이다. 설계자가 조사 결과를 설계에 활용하지 않고 있는 원인의 하나로는 지반조사와 설계에 필요한 충분한 시간이 주어짐이 없이 공사발주가 됨으로써 지반조사와 설계가 별개로 진행된다는 점이고, 설계단계의 지반조사와 각종 시험이 불충분하여 설계에 사용하기에는 신뢰성이 결여되어 있는 것도 그중 하나이다.
지반조사의 세부적인 문제점들로는 불충분한 조사항목과 조사 수량, 부적절한 조사 방법의 문제, 과업 지시서와 내역서의 불일치, 정산 문제, 토지 보상 및 산림훼손 문제, 지반설계 검토비 누락 등이 있다. 조사 대상 지역의 지질 상태와 무관하게 시추공 수, 시추 심도가 정해져 있기 때문에 극히 제한된 국부적인 시추조사로써는 지반 상태를 충분히 파악할 수 없으며, 제한된 누두 조사, 불규칙한 지반 상태 등으로 인한 지반조사 자체의 한계성이 있다. 또한 각종 토목공사에서 지반조사, 설계, 시공 및 감리단계에서 필요한 일관된 표준화된 암반 분류기준이 없고 각 발주처마다 암반 분류기준이 다르다는 점이다.