안녕하십니까? 토목시공 홍성협입니다.

질문하신 문제는 두문제는 같은문제라 생각하셔도 됩니다.

첫번째문제는 히빙 현상이 일어나지 않게 하기위한 최대 굴착깊이를 구하라고 하는 문제입니다.

유효응력 = (전응력-수압)≥0으로 접근하여 굴착깊이 h를 찾을수 있습니다. 

전응력 = 감마sat x (H1-H) 

수압 = 감마w x Δh 

두번째 문제는 분사현상이 일어나지 않기 위한 수심을 구하라고 하는문제입니다.

이문제는 포화점성토이므로 투수계수가 크지 않은 이상 물과 함께 토립자가 분출될수 없습니다.  

하지만 수압에 의하여 지표면이 부풀어 오르는 히빙현상이 일어날수 있습니다.

이에 히빙현상이 일어나지 않게 정수압으로 지표면에 상재하중을 가하겠다는 말로 해석할수 있습니다.

분사현상과 히빙현상에 대하여 2가지로 문제를 풀어보면

1. 분사현상으로 접근(포화점토지만 투수계수가 크다고 가정하여..)

분사현상이 일어나지 않기위한 조건..

 유효응력(8m깊이) - 침투압(8m깊이) ≥ 0

(또는, 유효응력 = (전응력-수압) ≥ 0)

유효응력 = 감마sub x 3m = 0.8 x 3 = 2.4t/m²

침투압F = 감마w x Δh = 1 x (7-(h+3))m = 4-h t/m²

그러므로  2.4 - (4-h) ≥ 0 

h=1.6m

2. 히빙현상으로 접근 

히빙현상이 일어나지 않을 조건

유효응력 = (전응력-수압) ≥ 0으로 접근하여 수심 h를 찾을수 있습니다.

결과적으로는 분산현상과 같은 계산입니다. 

전응력 (8m깊이)

= 감마w x h + 감마sat x 3 = 1 x h + 1.8 x 3 =( h+5.4)  t/m²

수압(8m깊이)=감마w x 7 = 7  t/m²

유효응력=( h+5.4)- 7 ≥ 0

h=1.6m

결과적으로 분사현상과 히빙은 다르게 해석을 해야합니다.

질문하신 문제는 포화점토이기 때문에 히빙으로 혼란이 오실수도 있습니다.

히빙에 대한 대책으로 상재압을 정수압으로 가하였기때문에 분사현상이든 히빙이든 어떠한 방법으로 해석하셔도 같은 산출근거와 답이 나올수 있습니다.

공부하시느라 고생 많네요~~ 열공하세요!!