토질역학 - 직접전단 실험 (KS F 2343)

토질역학의 직접전단 실험은 흙의 강도를 매우 간단하게 알아낼 수 있는 실험입니다. 배수조절을 하지 않고 간극수압과 부피변화의 측정이 없기 때문에 흙의 강도를 알아낼 수 있는 실험 중, 가장 쉽고 가장 싸며 가장 불확실합니다. (보통 원형의) 상자 안에 흙을 넣고 수직적 하중을 가한 상태에서 수평력을 가함으로 상자 상하의 단면부의 분리면에 강제적인 파괴를 일으키는 실험입니다.

 

이 실험을 통해 시료의 최대전단응력과 수직응력, 강도정수, 점착력, 전단저항각을 알아낼 수 있습니다. 이 결과물을 통해 토압, 구조물의 기초 지지력 계산 등에 이용됩니다.

실험순서(사질토 기준)

1.시료준비 / 시료 무게측정
2.전단상자의 크기측정
3.전단상자를 조립한 후 시료를 넣는다.
4.시료를 넣은 후 다짐봉으로 표면을 평평하게 만든다 / 시료+전단상자의 무게측정
5.시료의 함수비 측정
6.기계에 올려놓고 다이얼게이지를 장착
7.하중을 변화시키며 3~4회 측정

실험후

시료와 장비의 치수,중량,함수비와 압밀시간, 간극비,포화도를 토대로 전단응력-수평범위/연직범위-수평범위 그래프를 작성한 후 각 하중의 최대전단응력-수직응력 그래프를 통해 파괴포락선을 설정한다. 또한 같은 그래프에 극한전단응력-수직응력 그래프를 그린다. 마지막으로 각 하중별 수평변위-전단응력 그래프를 그리면 직선이 나오게 되고 이 직선의 경사각이 전단저항각, 절편이 점착력이 됩니다.

사용식

수직응력 = 수직하중 / 단면적
전단응력 = 수평력 / 단면적
전단응력 = 점착력 + (수직응력 * tan전단저항각)

실험과 현장간의 차이를 고려하고자 만든 보정값은 넣지 않았습니다.