지질공학

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지질공학은 토목공학의 한 분야로 흙 재료의 공학 거동에 관한 것이다.그것은 각각의 공학적 문제를 해결하기 위해 토양 역학과 암석 역학의 원리를 사용한다.그것은 또한 지질학, 수문학, 지구물리학, 그리고 다른 관련 과학에 대한 지식에 의존한다.지질공학은 지질공학의 하위 분야이다.

토목 공학 외에도, 지질 공학은 군사, 광업, 석유, 해안 공학 및 연안 건설에도 응용되고 있습니다.지질공학과 공학지질학 분야에는 중복되는 지식 영역이 있지만, 지질공학은 토목공학, 공학지질학은 지질학 분야입니다.그들은 토양 역학과 암석 역학의 같은 원리를 공유하지만, 적용 분야는 다릅니다.

역사

인류는 역사적으로 토양을 홍수 방지, 관개, 매몰지, 건축 기초, 건물의 건축 재료로 사용해 왔다.첫 번째 활동은 관개 및 홍수 조절과 연결되었고, 인더스 계곡의 모헨조 다로와 하라파의 초기 정착지 주변뿐만 아니라 고대 이집트, 고대 메소포타미아, 비옥한 초승달에서 발견된 적어도 기원전 2000년 전의 제방, 댐, 운하 흔적에서 증명되었다.도시가 확장되면서, 구조물은 정형화된 기초에 의해 지지되었다; 고대 그리스인들은 두드러지게 패드 기초와 스트립 앤 드래프트 기초들을 건설했다.그러나 18세기까지는 토양설계의 이론적 기초가 개발되지 않았고 과거의 ^[1]경험에 의존한 과학이라기 보다는 예술에 가까웠다.

피사의 사탑과 같은 몇몇 기초와 관련된 공학적인 문제들은 과학자들이 지표면을 조사하는 데 있어 보다 과학적인 접근을 시작하도록 자극했다.최초의 발전은 옹벽 건설을 위한 토압 이론의 개발에서 일어났다.프랑스 왕실 기술자인 앙리 고티에가 1717년에 다른 토양의 "자연 경사면"을 알아냈는데, 이 생각은 나중에 토양의 휴면각으로 알려져 있다.기초적인 토양 분류 시스템도 물질의 단위 중량에 기초하여 개발되었으며, 이는 더 이상 토양 유형의 ^[1][2]좋은 지표로 여겨지지 않는다.

역학의 원리를 토양에 적용하는 것은 찰스 쿨롱(물리학자, 기술자, 육군 대위)이 군사 성벽에 대한 토압을 측정하는 개선된 방법을 개발했을 때 1773년에 기록되었습니다.쿨롱은 실패 시 슬라이딩 옹벽 뒤에 뚜렷한 슬립 평면이 형성된다는 것을 관찰했으며, 설계상 슬립 평면의 최대 전단 응력은 토양 $응집력$인$$c {\$displaystyle$$\sigma \,\!}$ ${\displaystyle \tan }$$$${\displaystyle }$$\delta {\displaystyle (}$$ϕ)$의 합계라고 제안했다.$,\!}$($여기$서 ${\displaystyle \{\backslash }$ { $display$style \ $phi }$는 슬립 평면의 정상적인 응력이고 ${\displaystyle \{\backslash }$ { \ $display$style \ $phi$}, \ !)는 토양의 마찰 각도입니다.쿨롱의 이론과 크리스티안 오토 모어의 2D 응력 상태를 결합함으로써, 그 이론은 모어-쿨롱 이론으로 알려지게 되었다.c${displaystyle$ c$}$는 기초적인 토양 ^[3]특성이 아니기 $때문$에 정확한 응집력 측정이 불가능하다는 것이 현재 인식되고 있지만, Mohr-Coulomb 이론은 오늘날에도 여전히 실제로 사용되고 있다.

19세기에 헨리 다아시는 다공질 매체에서 유체의 흐름을 설명하는 다아시의 법칙으로 알려진 것을 개발했습니다.조셉 바우시네크는 탄성 고형물의 응력 분포 이론을 개발했는데, 이것은 땅속 깊이에서 응력을 추정하는데 유용한 것으로 증명되었다; 엔지니어이자 물리학자인 윌리엄 랭킨은 쿨롱의 지압 이론에 대한 대안을 개발했다.앨버트 아터버그는 오늘날에도 토양 ^[1][2]분류를 위해 사용되는 점토 농도 지수를 개발했습니다.Osborne Reynolds는 1885년에 전단 가공이 조밀도의 부피적 팽창과 느슨한 입상 물질의 수축을 일으킨다는 것을 알게 되었습니다.

현대 지질공학은 1925년 칼 테르자기(기계공학자이자 지질학자)가 에르드바우메차니크를 발표하면서 시작됐다고 한다.많은 사람들에 의해 현대 토양 역학과 지질공학의 아버지로 여겨지는 Terzaghi는 유효 응력의 원리를 개발했고 토양의 전단 강도는 유효 ^[4]응력에 의해 제어된다는 것을 증명했다.또한 Terzaghi는 기초의 지지력 이론과 점토층 ^[1][3][5]침하율 예측 이론을 개발하였다.그 후, 모리스 비오트는 3차원 토양 굳힘 이론을 완전히 발전시켰고, 이전에 테르자기에 의해 개발된 1차원 모델을 보다 일반적인 가설로 확장하고 기탄성의 기본 방정식 세트를 도입했다.Alex Skempton은 1960년 그의 연구에서 이러한 표현 중 일부를 거부하기 위해 토양, 콘크리트 및 암석에서 유효한 유효 응력에 대한 문헌에서 사용 가능한 공식과 실험 데이터의 광범위한 검토를 수행했을 뿐만 아니라, 스트레스-응력 또는 같은 여러 작업 가설에 따라 어떤 표현이 적절했는지를 명확히 했다.강도 거동, 포화 또는 불포화 매체, 암석/암석 또는 토양 거동 등그의 1948년 저서에서, 도널드 테일러는 촘촘하게 채워진 입자들의 결합과 팽창이 토양의 최고 강도에 기여했다는 것을 알아냈다.체적 변화 거동(확장, 수축, 통합)과 전단 거동 사이의 상호 관계는 1958년 "토양의 산출에 대하여"의 출판과 함께 로스코, 스코필드 및 브로스(Wroth)의 임계 상태 토양 역학을 이용한 소성 이론을 통해 모두 연결되었다.임계 상태의 토양 역학은 ^[6]토양의 거동을 기술하는 많은 현대의 진보된 구성 모델의 기초이다.

지질공학적 원심분리기 모델링은 지질공학적 문제의 물리적 규모 모델을 테스트하는 방법입니다.토양의 강도와 강성은 구속 압력에 매우 민감하기 때문에 원심분리기를 사용하면 토양을 포함한 스케일 모델 테스트의 유사성을 높일 수 있습니다.원심 가속을 통해 연구자는 작은 물리적 모델에서 큰(프로토타입 스케일) 응력을 얻을 수 있습니다.

토양역학

지질공학에서 토양은 암석 또는 광물 입자, 물 및 공기로 구성된 3상 물질로 간주됩니다.토양의 빈 공간, 광물 입자 사이의 공간은 물과 공기를 포함하고 있습니다.

토양의 공학적 특성은 네 가지 주요 요인에 의해 영향을 받습니다: 광물 입자의 크기, 광물 입자의 종류, 입자 크기 분포 및 토양 매트릭스에 존재하는 광물, 물 및 공기의 상대적 양.미세 입자(파인)는 직경 0.075 mm 미만의 입자로 정의됩니다.

토양 특성

토양의 중요한 특성 중 일부는 지질공학 엔지니어가 현장 상황을 분석하고 토공, 유지 구조물 및 기초 설계를 위해 사용됩니다.^[7]

특정 중량 또는 단위 중량

토양 단위 부피의 고체 입자, 물 및 공기의 누적 중량.대기 위상은 종종 무중력 상태인 것으로 가정됩니다.

투과성

토양의 총 부피에 대한 토양의 공동 부피(공기, 물 또는 기타 액체를 포함하는)의 비율.다공성은 수학적으로 보이드비와 관련이^[8] 있습니다.

${\displaystyle n=syslogfrac {e}{1+e}}$

여기서 e는 보이드비, n은 다공성입니다.

보이드비

토양 질량의 고체 입자 부피에 대한 공극 부피의 비율입니다.보이드비는 다음과 같은 다공성과^[8] 수학적으로 관련이 있습니다.

${\displaystyle e=syslogfrac {n}{1-n}}$

투과성

흙을 통해 물이 흐를 수 있는 능력의 척도입니다.daries(d) 단위로 표시됩니다.1d의 투과성은 1atm/cm의 압력구배를 ^[9]가했을 때 1cm2의 단면적을 통해 1cP(중심) 점도의 유체가 초당 1cm3 흐를 수 있다.

압축성

유효 응력에 의한 부피의 변화율.만약 모공이 물로 가득 차 있다면, 흙을 부피적으로 압축할 수 있도록 모공에서 물을 짜내야 합니다. 이 과정을 통합이라고 합니다.

전단 강도

전단파괴를 ^[10]일으키지 않고 토양질량에 적용할 수 있는 최대 전단응력.

Atterberg 제한

액체 한계, 플라스틱 한계 및 수축 한계.이 지수는 다른 공학적 특성 추정 및 토양 분류에 사용된다.

지질학적 조사

지질기술 엔지니어의 임무는 지표면 조건 및 재료 조사, 이러한 재료의 관련 물리적, 기계적, 화학적 특성 결정, 토공 및 유지 구조물 설계(댐, 제방, 위생 매립지, 유해 폐기물 퇴적물 포함), 터널 및 스트레이트로 구성된다.octure 기초; 현장 조건, 토공 및 기초 건설 모니터링; 자연 경사면 및 인공 토양 퇴적물의 안정성 평가; 현장 조건에 의해 야기된 위험 평가; 자연 재해(눈사태, 진흙 흐름, 산사태 등)에 의해 야기된 손상의 예측, 방지 및 완화es, 암석 미끄럼틀, 싱크홀, 화산 폭발).^[11][7]

지질공학 엔지니어 및 엔지니어링 지질학자는 제안된 구조물의 토목공사와 기초설계를 위한 부지 밑(때로는 인접)에 있는 토양과 암석의 물리적 특성에 대한 정보를 얻고 지표면 아래 조건에 의해 발생하는 토목공사와 구조물의 조난을 복구하기 위해 지질학적 조사를 수행한다.s. 지질학적 조사에는 현장의 지표면 탐사 및 지표면 탐사가 포함된다.때때로 지구물리학적 방법을 사용하여 사이트에 대한 데이터를 얻기도 한다.지표면 탐사는 일반적으로 현장 시험을 포함한다(현장 시험의 두 가지 일반적인 예는 표준 침투 시험과 원뿔 침투 시험이다).또한 현장 조사에는 종종 지표면 아래 샘플링과 회수된 토양 샘플의 실험실 테스트가 포함된다.테스트 피트 및 트렌치(특히 단층 및 슬라이드 평면을 찾기 위해)의 굴착도 토양 상태를 심층적으로 파악하기 위해 사용할 수 있다.대직경 보링은 안전상의 우려와 비용 때문에 거의 사용되지 않지만 지질학자나 엔지니어를 시추공에 내려 토양과 암석 지층을 직접 육안으로 또는 수동으로 검사할 수 있도록 하는 데 사용되기도 한다.

다양한 토양의 샘플링은 다양한 엔지니어링 프로젝트의 요구를 충족시키기 위해 존재합니다.두께가 두꺼운 분할 스푼 샘플러를 사용하는 표준 관입 시험(SPT)은 교란 시료를 채취하는 가장 일반적인 방법입니다.얇은 튜브를 사용하는 피스톤 샘플러는 교란이 적은 검체 수집에 가장 일반적으로 사용됩니다.Sherbrooke 블록 샘플러와 같은 고급 방법은 우수하지만 훨씬 더 비쌉니다.얼린 지면을 코어링하면 충전재, 모래, 모레인 및 암석 파단 ^[12]구역과 같은 모든 지반 조건에서 고품질 방해 없는 검체를 얻을 수 있습니다.

예를 들어 Atterberg 한계 시험, 함수량 측정 및 입자 크기 분석은 두꺼운 벽의 토양 샘플러에서 얻은 교란 시료에 대해 수행할 수 있다.전단강도, 강성유압전도율 및 압밀계수 등의 특성은 표본장애에 의해 현저하게 변화할 수 있다.실험실에서 이러한 성질을 측정하기 위해서는 고품질 표본 추출이 필요합니다.강도 및 강성을 측정하는 일반적인 테스트에는 삼축 전단 및 비정밀 압축 테스트가 포함됩니다.

지표면 탐사는 지질학적 매핑, 지구물리학적 방법, 사진 측량 등을 포함할 수 있으며, 현장의 물리적 조건을 관찰하는 것은 엔지니어가 걸어 다니는 것만큼 간단할 수 있습니다.지질학적 매핑과 지질학의 해석은 일반적으로 지질학자 또는 공학 지질학자와 협의하여 완료된다.

지구물리탐사 또한 때때로 사용된다.지표면 탐사에 사용되는 지구물리학적 기법으로는 지진파 측정(압력, 전단 및 레일리파), 표면파 방법 및/또는 다운홀 방법, 전자파 조사(자기계, 저항률 및 지면 투과 레이더) 등이 있다.

사회 기반 시설

1. 중형/중형 타악기 드릴링 윈치.
2. 헤비듀티 회전식 다이아몬드 코어 드릴 머신.
3. 라이트 듀티 지오 머신
4. 삼각대가 있는 수동 윈치.
5. 동적 원뿔 관통 테스트 기계.
6. 정적 원뿔 관입기.
7. 압력계 시험기
8. 필드 베인 전단 시험기.
9. 필드 CBR(캘리포니아 베어링 비율) 테스트 기계.
10. 블록 진동 시험기
11. 급속 습도계 기계.
12. 현장 밀도 코어 커터 기계.
13. 표준 침투 테스트 기계.
14. 필드 투과성 싱글 및 더블 패커 기계.

어플

1. 교량설계: 기초유형 및 깊이제안
2. 터널 설계: RMR 및 Q값 계산
3. 건물의 구조설계: 안전한 지지하중을 끌어낸다.
4. 구조물의 유지설계: 지반개량공법 제안

구조물들

기초

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건물의 기반 또는 교통 기반은 구조물에서 지구로 하중을 전달합니다.지질공학 엔지니어는 구조물의 하중 특성과 현장의 토양 및/또는 암반의 특성에 기초하여 기초를 설계한다.일반적으로 지질공학 엔지니어:

1. 지원되는 하중의 크기와 위치를 추정합니다.
2. 지표면 탐사를 위한 조사 계획을 작성한다.
3. 현장 및 실험실 테스트를 통해 필요한 토양 매개변수를 결정합니다(예: 통합 테스트, 삼축 전단 테스트, 베인 전단 테스트, 표준 침투 테스트).
4. 가장 안전하고 경제적인 방법으로 기초를 설계합니다.

기초 지지의 주요 고려사항은 기초 아래의 지지력, 침하 및 지반 이동이다.지지능력은 건물이나 구조물에 의해 부과되는 하중을 지탱하는 현장 토양의 능력이다.모든 토양 조건의 모든 기초 아래에서 침하가 발생하지만, 하중을 적게 받는 구조물이나 암석 부지는 무시해도 될 정도로 침하가 발생할 수 있다.더 무거운 구조물 및/또는 더 부드러운 토양의 경우, 미건조 지역 또는 인근 건물에 대한 전반적인 침하와 단일 구조물에서의 차등 침하 모두 문제가 될 수 있다.특히 우려되는 것은 시간이 지남에 따라 발생하는 침하입니다. 일반적으로 건설 중에 즉각적인 침하가 보상될 수 있기 때문입니다.구조물 기초 아래의 지반 이동은 낮은 지지력 토양(연질 점토, 실트, 유기, 느슨한 모래), 습기 또는 동결 토우 주기 또는 영구 동토 녹는 것으로 인한 팽창 토양의 체적 변화 또는 저강도, 고압축성 및 고수분 ^[13]함량의 부적합한 충전재 때문에 발생할 수 있습니다.기초 설계 시 이 모든 요소를 고려해야 합니다.

얕은 암반 영역에서는 대부분의 기초가 암반 바로 위에 있을 수 있으며, 다른 영역에서는 토양이 구조물을 지탱하기에 충분한 강도를 제공할 수 있다.부드러운 토양이 있는 깊은 암반의 지역에서는 깊은 기초가 암반 위에 직접 있는 구조물을 지지하기 위해 사용됩니다.; 경제적으로 기초가 없는 지역에서는, 대신 깊은 기초를 지지하기 위해 단단한 "지지층"이 사용됩니다.

얕다

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얕은 기초는 건물 하중을 지표면 하층이 아닌 지표면 바로 근처로 전달하는 기초 유형입니다.얕은 기초는 일반적으로 깊이 대 폭 비율이 1 미만입니다.

풋팅

기초(하중을 분산시키기 때문에 종종 "확대 기초"라고 함)는 구조 하중을 직접 면적 접촉에 의해 지면에 전달하는 구조 요소이다.피팅은 점 또는 기둥 하중의 경우 격리된 피팅이거나 벽 또는 다른 긴(선) 하중의 경우 스트립 피팅일 수 있습니다.기초는 일반적으로 토양에 직접 타설된 철근 콘크리트로 건설되며 일반적으로 서리 이동 구역을 관통하거나 추가 지지력을 얻기 위해 지면에 매립된다.

슬래브

퍼짐 기초에 대한 변형은 구조물 전체 면적의 기초가 되는 단일 콘크리트 슬래브에 전체 구조물이 지지되도록 하는 것이다.슬래브는 베어링 하중을 어느 정도 균일하게 분산하고 기초 전체에 걸쳐 차동 침하를 최소화할 수 있을 정도로 충분히 강성이 확보되어야 한다.경우에 따라서는 굴곡을 허용하고 대신 기초의 작은 움직임을 견딜 수 있도록 건물을 건설한다.단독주택과 같은 소규모 구조물의 경우 슬래브의 두께는 300mm 미만일 수 있으며, 대형 구조물의 경우 기초 슬래브의 두께는 수 m가 될 수 있다.

슬래브 기초는 슬래브 온 그레이드 기초 또는 매립 기초가 될 수 있으며, 일반적으로 지반이 있는 건물에서 사용할 수 있습니다.슬래브-온-그레이드 기초는 토양 조건 변화에 따른 잠재적 지반 이동을 허용하도록 설계되어야 한다.

깊다

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깊이 기초는 크기 및 구조적 한계로 인해 얕은 기초가 적절한 용량을 제공할 수 없을 때 구조물 또는 무거운 하중에 사용됩니다.또한 건물 하중을 약하거나 압축 가능한 토양층을 통과시키는 데 사용될 수 있습니다.얕은 기초는 그 아래 토양의 지지력에만 의존하는 반면, 깊은 기초는 필요한 용량을 개발하는 데 있어 엔드 지지력 저항, 그 길이에 따른 마찰 저항 또는 둘 다에 의존할 수 있다.지질 기술 엔지니어는 원뿔 침투 테스트와 같은 특수 도구를 사용하여 지표면에서 사용 가능한 피부 및 엔드 베어링 저항을 추정합니다.

깊은 기초에는 말뚝, 드릴 샤프트, 케이슨, 교각, 지반 안정화 기둥 등 여러 종류가 있습니다.초고층 빌딩과 같은 대형 빌딩은 일반적으로 깊은 기초가 필요하다.예를 들어, 중국의 진마오 타워는 무게를 지탱하기 위해 약 1m(3.3피트)의 관 모양의 강철 말뚝을 83.5m(274피트) 깊이까지 박아 사용한다.

건축 및 침하를 거친 건물에서는 기초 말뚝을 사용하여 기존 건물을 안정시킬 수 있다.

깊은 기초에 말뚝을 박는 방법에는 세 가지가 있습니다.오거를 사용하여 구동, 드릴링 또는 설치할 수 있습니다.피구동 말뚝은 못을 박는 것과 마찬가지로 외부 에너지를 가함으로써 필요한 깊이까지 확장됩니다.이러한 말뚝을 박는 데는 드롭 해머, 디젤 해머, 유압 해머 및 에어 해머의 네 가지 일반적인 해머가 사용됩니다.드롭 해머는 단순히 무거운 무게를 말뚝 위에 떨어뜨려 구동하는 반면, 디젤 해머는 말뚝을 지구로 밀어내기 위해 1기통 디젤 엔진을 사용합니다.마찬가지로, 유압 및 공기 해머는 유압 및 공력을 통해 말뚝에 에너지를 공급합니다.해머헤드로부터 전달되는 에너지는 선택한 해머의 종류에 따라 다르며, 실제로 사용되는 매우 일반적인 해머헤드인 대형 디젤 해머의 경우 최대 100만 피트 파운드까지 높아질 수 있습니다.말뚝은 강철, 목재, 콘크리트를 포함한 다양한 재료로 만들어진다.드릴 말뚝은 먼저 적당한 깊이로 구멍을 뚫어 콘크리트를 채워 만든다.일반적으로 드릴로 뚫린 말뚝은 단순히 직경이 큰 말뚝 때문에 종동 말뚝보다 더 많은 하중을 운반할 수 있습니다.오거 설치방법은 천공말뚝 설치방법과 유사하나 오거 ^[14]제거시 콘크리트를 구멍에 주입한다.

측면 접지 지지 구조

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옹벽은 흙을 막는 구조이다.옹벽은 경사면 이동이나 침식으로부터 토양과 암석을 안정시키고 수직 또는 수직에 가까운 경사 변화에 대한 지원을 제공합니다.물을 막는 구조물인 커피댐과 격벽도 옹벽으로 간주되기도 한다.

옹벽 설계 및 설치 시 주요 지질학적 문제는 유지된 재료의 무게가 벽 뒤에서 횡방향 토압을 발생시켜 벽이 변형되거나 붕괴될 수 있다는 것입니다.수평 토압은 벽의 높이, 토양의 밀도, 토양의 강도 및 벽의 허용 이동량에 따라 달라집니다.이 압력은 상단에서 가장 작고 유압과 유사한 방식으로 하단을 향해 증가하며 벽을 백필에서 밀어내는 경향이 있습니다.배수 시스템에 의해 방산되지 않는 벽 뒤의 지하수는 벽에 추가적인 수평 유압을 발생시킵니다.

중력벽

중력벽은 뒤쪽의 압력에 저항하기 위해 벽 질량의 크기와 무게에 따라 달라집니다.중력벽은 종종 벽의 안정성을 향상시키기 위해 약간의 후퇴 또는 타자를 가진다.즉, 조경벽, 지구전지로 만든 중력벽, 건조 적층(사체 없는) 석재 또는 세그먼트 콘크리트 단위(조형장치)가 일반적으로 사용된다.

20세기 초, 높은 옹벽은 종종 콘크리트나 돌 덩어리로 만들어진 중력벽이었다.오늘날, 지구전지 옹벽, 프리캐스트 페이스가 있는 강철 강화 백필 토양, 개비온(암석으로 채워진 강철 와이어 바스켓), 크립 벽(프리캐스트 콘크리트 또는 목재에서 통나무 오두막 스타일로 구축되고 흙 또는 자유 건조 자갈로 채워진 셀) 또는 토양과 같은 복합 중력 벽이 점점 더 높아진다.- 벽면(철골 및 콘크리트 막대로 보강된 벽면).

보강토 중력벽의 경우 벽 높이 전체에 걸쳐 수평층으로 토양 보강재를 배치한다.일반적으로 토양보강은 고강도 폴리머 메쉬인 지오그리드(Geogrid)로, 토양을 고정하기 위한 인장강도를 제공합니다.벽면은 종종 지구전지 또는 미리 주조된 세그먼트 콘크리트 유닛으로 되어 있어 약간의 차동 움직임을 견딜 수 있습니다.보강된 토양의 덩어리는 표면과 함께 중력벽이 된다.보강된 덩어리는 그 배후에 있는 토양으로부터 압력을 유지할 수 있을 정도로 충분히 커야 한다.중력벽은 보통 벽 높이만큼 최소 30~40% 깊이가 있어야 하며, 벽에 경사나 추가 요금이 있는 경우 더 커야 할 수 있습니다.

캔틸레버 벽

현대식 강화토 중력벽이 도입되기 전에는 캔틸레버 벽이 가장 일반적인 유형의 높은 옹벽이었습니다.캔틸레버 벽은 강철 강화 콘크리트 또는 모르타르 석조(종종 반전 T자 모양)의 비교적 얇은 줄기로 만들어집니다.이러한 벽은 (보 같은) 큰 구조 기초에 하중을 가할 수 없습니다. 즉, 벽 뒤에서 지면에 대한 수평 압력을 수직 압력으로 변환합니다.때때로 캔틸레버 벽은 높은 하중에 대한 안정성을 향상시키기 위해 전면에 지지하거나 뒷면에 카운터포트를 포함합니다.버트리스는 벽의 주요 트렌드와 직각으로 짧은 날개 벽입니다.이러한 벽에는 계절적 서리 깊이 이하의 견고한 콘크리트 기초가 필요합니다.이런 종류의 벽은 기존의 중력벽보다 훨씬 적은 재료를 사용합니다.

캔틸레버 벽은 벽 밑면의 마찰 및/또는 수동 토압에 의해 횡방향 이동에 저항하는 토양의 경향에 의해 횡방향 압력에 저항한다.

지하실은 캔틸레버 벽의 한 형태이지만 지하 벽이 자유롭게 움직일 수 없기 때문에 지하 벽의 힘은 기존 벽보다 크다.

굴착지보공

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임시 굴착의 지보공은 성벽을 넘어 가로로 확장되지 않는 벽 설계가 자주 필요하기 때문에 지보공은 굴착 예정 기반 아래로 확장된다.일반적인 지보공법은 시트 파일 또는 솔저 빔을 사용하는 것과 래깅을 사용하는 것입니다.시트 말뚝은 지반에서 연속적인 장벽을 얻기 위해 얇은 인터록 강철판을 사용하여 종동 말뚝을 박는 형태이며 굴착 전에 구동됩니다.군인 빔은 굴착 전에 구동되는 약 2~3m 간격으로 넓은 플랜지강 H 섹션으로 구성됩니다.굴착이 진행됨에 따라 수평재 또는 강판(래깅)이 H 파일 플랜지 뒤에 삽입됩니다.

지하 공간을 사용하려면 굴착이 필요하며, 굴착 주변 토양 덩어리의 크고 위험한 변위가 발생할 수 있습니다.도심에서는 경사면 굴착 공간이 한정되어 있기 때문에 수직으로 절삭합니다.옹벽은 굴착 주변의 안전하지 않은 토양 변위를 방지하기 위해 만들어졌다.다이어프램 벽은 매우 단단하고 일반적으로 물이 새지 않는 옹벽의 한 종류이다.횡격막 벽의 수평 이동은 일반적으로 측면 지지대에 의해 방지된다.다이어프램 벽은 비싼 벽이지만 시간과 공간을 절약하고 안전하기 때문에 도시 심층 ^[15]발굴에 널리 사용됩니다.

일부의 경우, 보링 벽만으로 제공될 수 있는 측면 지지대는 계획된 측면 하중을 견디기에 불충분하다. 이 경우, 추가 지지대는 월러 또는 타이백에 의해 제공된다.월러는 굴착기 양쪽에 있는 토양으로부터의 하중이 서로 저항하기 위해 사용되도록 굴착기를 가로질러 연결하거나 지보링 벽에서 굴착기 바닥으로 수평 하중을 전달하는 구조 요소입니다.타이백은 벽에 압력을 가하는 토양을 넘어 확장되는 벽면에 드릴로 뚫린 강철 힘줄로 벽에 추가적인 횡방향 저항을 제공합니다.

토목 공사

• 굴착은 지반에서 토양을 제거하여 필요에 따라 흙을 굴착하는 과정으로, 땅을 평평하게 하거나 지반이 낮은 지반을 지반능력이 높은 지반으로 대체한다.
• 매립은 토양을 현장에 배치하고 수평을 유지하거나 자연 또는 가공된 지석 재료(예: 분쇄석 골재)를 추가하여 토양 강도 및 구조물 지지층을 증가시킴으로써 필요에 따라 토양을 훈련하는 과정이다.
• 압축은 토양의 밀도가 높아지고 토양의 투과성이 떨어지는 과정이다.성토 배치 작업은 종종 특정 수준의 압축 또는 압축된 토양의 특정 특성을 필요로 하는 규격을 가지고 있다.현장 토양을 압연, 심층 동적 압축, 진동, 블라스팅, 회전, 혼련, 압축 그라우팅 등으로 압축할 수 있다.

지반 개량

지반 개량 또는 개조는 설계 및/또는 운영 하중 조건에서 더 나은 성능을 제공하기 위해 현장 기초 토양 또는 투영 토양의 변경으로 정의된다.^[16] 일반적으로 변경되는 특성은 전단 강도, 강성 및 투과성입니다.지반 개량에서는 도시화와 인프라가 어려운 지질 조건의 지역으로 확산됨에 따라 다양한 건물과 교통 인프라의 기반을 지원하는 정교한 방법이 개발되었습니다.토양 보강은 토양의 강성과 강도를 향상시키기 위해 사용되는 가장 인기 있는 지반 개량 기술 중 하나입니다.이는 다양한 재료와 기술을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 지구전지 및 지질과 같은 보강 지반 합성물은 더 넓은 면적에 하중을 분산시켜 ^[17]토양의 하중 지지 용량을 증가시킨다.적절히 적용하면, 즉 지반이 개선되는 특성 및 건설되는 구조물의 유형과 하중을 충분히 고려한 후, 유압, 기계, 화학 및/또는 생물학적 지반 개선 방법은 직접 및/^[18]또는 장기적 비용을 절감한다.

경사 안정화

경사 안정성은 토양 덮인 경사면이 견디고 이동할 수 있는 잠재력이다.안정성은 전단 응력과 전단 강도의 균형에 의해 결정된다.이전에 안정된 경사는 처음에는 준비 요인에 의해 영향을 받아 경사가 조건적으로 불안정해질 수 있습니다.경사면 파괴의 트리거 요인은 경사를 능동적으로 불안정하게 만들어 질량 이동을 초래할 수 있는 기후 사건일 수 있습니다.질량 이동은 하중, 횡압 및 과도력과 같은 전단 응력의 증가로 인해 발생할 수 있습니다.또는 풍화, 기공수압 변화 및 유기재료에 의해 전단강도를 감소시켜도 된다.

접지 경사면에 대한 여러 고장 모드에는 추락, 전복, 슬라이드 및 흐름이 포함됩니다.입자가 거친 토양이나 암석이 있는 경사면에서는 일반적으로 암석 및 기타 느슨한 경사면이 빠르게 하강할 때 낙하가 발생한다.붕괴 시 큰 흙기둥이 수직축 위로 기울면 경사면이 무너집니다.일반적인 경사 안정성 분석에서는 주로 회전 슬라이드 또는 변환 슬라이드로 분류되는 슬라이딩 고장을 고려합니다.이름에서 알 수 있듯이 회전 슬라이드는 일반적인 곡면을 따라 실패하지만 번역 슬라이드는 더 평면적인 표면을 따라 실패하게 됩니다.경사가 흐르면서 무너지는 것은 유체가 내리막으로 흐르는 것과 유사합니다.

경사 안정성 분석

안정성 분석은 엔지니어링된 경사면 설계와 자연 또는 설계된 경사면에서의 경사면 파괴 위험을 추정하기 위해 필요하다.일반적인 가정은 경사가 단단한 기초 위에 있는 토양의 층으로 이루어진다는 것이다.질량과 베이스는 마찰을 통해 상호작용하는 것으로 가정한다.질량과 베이스 사이의 인터페이스는 평면, 곡선 또는 기타 복잡한 형상을 가질 수 있습니다.기울기 안정성 분석의 목적은 질량이 베이스에 상대적으로 미끄러져 ^[19]경사 붕괴로 이어지는 조건을 결정하는 것입니다.

질량과 경사면 밑면의 계면이 복소형일 경우 경사면 안정성 해석은 어렵고 수치해법이 필요하다.일반적으로 인터페이스의 정확한 형상을 알 수 없으며 단순화된 인터페이스 형상을 가정합니다.유한 기울기를 분석하려면 3차원 모델이 필요합니다.문제를 단순화하기 위해 대부분의 기울기는 기울기가 무한히 넓기 때문에 2차원 모델로 나타낼 수 있다고 가정하여 분석됩니다.슬로프는 배수 또는 배수되지 않을 수 있습니다.배수되지 않은 조건은 위험의 보수적인 추정치를 산출하기 위해 계산에 사용된다.

일반적인 안정성 분석 접근방식은 한계 평형 개념과 관련된 원칙에 기초한다.이 방법은 유한 또는 무한 기울기를 슬라이딩 파괴 표면을 따라 붕괴될 것처럼 분석합니다.평형 응력은 고장 평면을 따라 계산되며 Terzaghi의 전단 강도 방정식에 의해 결정된 토양 전단 강도와 비교된다.안정성은 궁극적으로 파괴 표면을 따라 평형 응력에 대한 전단 강도의 비율과 동일한 안전 인수에 의해 결정된다.안전계수가 1보다 크면 일반적으로 안정된 경사를 의미하며, 경사가 방해받지 않는다고 가정하면 고장이 발생하지 않아야 한다.정적 조건의 안전 계수는 1.5입니다.

지구합성학

지질합성물질은 지질공학에서 사용되는 플라스틱 고분자 제품의 일종으로 엔지니어링 성능을 향상시키면서 비용을 절감합니다.여기에는 지오텍타일, 지오그리드, 지오엠브레인, 지오셀 및 지오콤포사이트가 포함됩니다.제품의 합성성은 높은 내구성이 요구되는 지반에서 사용하기에 적합하며, 배수, 여과, 보강, 분리, 격납 등이 주된 기능이다.지리합성물질은 다양한 형태와 재료로 사용할 수 있으며, 각 형태와 재료는 서로 조금씩 다른 최종 용도에 적합하지만 함께 자주 사용됩니다.지오그리드 및 최근에는 세포 가둬두기 시스템과 같은 일부 강화 지질 합성제는 지지력, 계수 계수 및 토양의 강성과 ^[20]강도를 향상시키는 것으로 나타났다.이러한 제품은 다양한 응용 분야를 가지고 있으며 현재 도로, 비행장, 철도, 제방, 제방, 제방, 제방, 보수 구조물, 저수지, 운하, 댐, 매립지, 제방 및 해안 ^[21]엔지니어링을 포함한 많은 토목 및 지질 공학 분야에 사용되고 있습니다.

오프쇼어

연안(또는 해양) 지질공학은 해안선(육지 또는 근해)^[22]에서 떨어진 바다에서 인간이 만든 구조물의 기초 설계에 관여한다.석유 플랫폼, 인공 섬, 해저 파이프라인이 그러한 구조의 예이다.육지와 연안지질공학 ^[22][23]사이에는 많은 중요한 차이가 있다.특히 지반 개량(해저)과 현장 조사는 비용이 더 많이 들고, 연안 구조물은 더 넓은 범위의 지오하자드에 노출되며, 고장 시 환경적 및 재정적 영향은 더 높다.연안 구조물은 다양한 환경 부하, 특히 바람, 파도 및 조류에 노출된다.이러한 현상은 운용 수명 동안 구조물 및 그 기초의 무결성 또는 서비스성에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 연안 설계에서 이러한 현상을 고려해야 한다.

해저 지질 공학에서 해저 물질은 1) 암석 또는 광물 입자와 2) ^[24][25]물로 구성된 2상 물질로 간주된다.구조물은 교각, 제티 및 고정 바닥 풍력 터빈의 경우와 같이 해저에 고정될 수도 있고, 지질학적 고정점에 대해 대략적으로 고정된 부유식 구조물일 수도 있다.인간 엔지니어링 부유 구조물의 해저 계류에는 다수의 해양 석유 및 가스 플랫폼과 2008년 이후 소수의 부유식 풍력 터빈이 포함된다.플로팅 구조물을 고정하기 위한 두 가지 일반적인 공학적 설계 유형에는 텐션 레그와 현수막 느슨한 계류 시스템이 포함된다.「텐션 레그 계류 시스템에는, 장력이 가해진 수직 테더가 있어, 피치와 롤의 큰 복원 모멘트를 제공합니다.현수막 계류 시스템은 연안 구조물에 대한 위치 유지를 제공하지만 저장력에서는 ^[26]강성이 거의 없습니다."

관측법

지질공학에서, 흙 구조물(예를 들어 댐 및 터널)의 건설 중에 관측 방법은 건설 중에(또는 그 후에) 적절하고 미리 정의된 수정을 통합할 수 있도록 설계, 건설 제어, 모니터링 및 검토의 연속적이고 관리되고 통합된 프로세스이다.이러한 모든 측면은 입증할 수 있을 정도로 견고해야 합니다.목표는 ^[27]안전을 해치지 않고 전반적인 경제를 향상시키는 것이다.

관측 방법은 칼 테르자기에 의해 제안되었고 랄프 B의 논문에서 논의되었다. 가장 바람직하지 않은 가정(즉, 지질 조건, 토양 공학 특성 등)에 기초하여 흙 구조물을 설계함으로써 발생하는 건설 중 비용을 줄이기 위한 노력의 일환으로 Peck(1969).대신 설계는 가장 바람직하지 않은 조건보다는 가장 가능성이 높은 조건에 기초한다.사용 가능한 정보의 갭은 지공계측 측정(예: 경사계 및 피에조미터)과 지공 현장 조사(예: 시추 및 CPT)로 채워집니다.이러한 관찰은 시공 중 구조물의 거동을 평가하는 데 도움이 되며, 그 후 결과에 따라 수정할 수 있다.이 방법은 "Learn-as-You-Go"^[28]라고 할 수 있습니다.

관측 방법은 다음과 같이 설명할 수 있다.

• 퇴적물의 일반적 성질, 패턴 및 특성을 파악할 수 있는 충분한 조사(상세할 필요는 없음)
• 가장 가능성이 높은 조건과 이러한 조건으로부터 생각할 수 있는 가장 불리한 편차에 대한 평가.지질학이 중요한 역할을 한다.
• 가장 가능성이 높은 조건에서 예상되는 동작에 대한 작업 가설을 기반으로 설계 생성
• 공사 진행 시 관찰되는 수량 선정 및 작업 가설에 따른 예상값 산정
• 지표면 조건과 관련하여 이용 가능한 데이터와 양립할 수 있는 가장 불리한 조건에서의 동일한 수량의 계산
• 작업 가설을 바탕으로 예측된 관측 결과에서 예측 가능한 유의한 편차에 대한 행동 방침 또는 설계 수정의 선택(미리)
• 관찰량 측정 및 실태 평가
• 실정에 따른 설계변경

관측방법은 예상치 못한 사태가 발생하거나 고장이나 사고가 발생하거나 이미 ^[28]발생한 경우 이미 시작된 공사에 적합하다.이 방법은 시공 중에 설계를 변경할 수 없는 프로젝트에는 적합하지 않습니다.

관측 방법을 적용할 때 가장 심각한 실수는 설계에서 가정한 모든 예측 가능한 편차(관찰에 의해 제외됨)에 대해 적절한 행동 방침을 선택하지 않는 것이다.엔지니어는 가장 불리한 조건에서 발생할 수 있는 모든 문제에 대한 해결책을 고안해야 합니다.이러한 가상의 문제를 해결할 수 없는 경우(발생 가능성이 매우 낮더라도), 가장 바람직하지 않은 ^[28]조건에 근거한 설계로 되돌아가야 한다.

「 」를 참조해 주세요.

엔지니어링 포털

메모들

레퍼런스

• 베이츠와 잭슨, 1980년 지질학 용어집:미국 지질 연구소
• Krynine과 Judd, 1957년, 엔지니어링 지질학 및 지질학 원리: McGrow-Hill, New York.

외부 링크

• 세계 지질 문헌 데이터베이스