경도계와 함수비를 이용한 토양의 비배수전단강도 추정에 관한 연구

Abstract

우리나라의 전체 비닐하우스 부지 면적은 2018년도 기준 53,225 ha이며, 이 중 21,440 ha만이 농림축산식품부에서 제공하는 지역별 30년 빈도의 설계풍속·설계적설심 기준인 원예특작시설 내재해형 규격을 따르고 있다. 이러한 규격은 대설, 강풍 등 기상재해로 인한 원예특작시설물의 경제적 손실을 최소화하기 위해 마련되었다(농림축산식품부, 2014). 반면, 농가 지도형 및 보급형 비닐하우스와 같은 내재해형이 아닌 비닐하우스는 강풍 시 기초의 인발파괴로 인한 구조물 전도가 쉽게 일어날 수 있기 때문에 적절한 보강이 필요하다. 농가 지도형 및 보급형 비닐하우스의 기초는 파이프 줄기초, 콘크리트 원형 기초와 사각 기초 등이 있다. 이러한 기초들의 인발강도는 토양의 강도 특성을 나타내는 주요한 변수인 토양의 비배수전단강도에 영향을 받는다. 토양의 비배수전단강도는 현장에서 베인실험( KS F 2 342)과 콘관입시험(ASTM D 5778)을 통해 측정할 수 있으며, 실내에서 일축압축강도시험(KS F 2314)를 통해 계산할 수 있다. 하지만, 앞선 세 가지 방법을 통해 다양한 현장 조건에서의 비배수전단강도를 획득하는 것은 많은 시간과 비용이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 기초 보강에 필요한 토양의 비배수전단강도를 간편하게 유추할 수 있도록 토양 경도계의 관입깊이와 현장함수비의 함수로 토양의 비배수전단강도를 추정하는 연구를 수행하고자 한다. 본 연구 수행에 필요한 시험은 흙의 다짐시험(KS F 2312)과 일축압축강도시험이다. 여기에 높이 40 mm, 지름 18mm의 원뿔 형태의 금속 관입기와 스프링으로 이루어진 토양 경도계로 토양 경도 측정 실험을 추가할 예정이다. 흙의 다짐시험은 특정 다짐에너지에서 함수비와 건조단위밀도의 관계를 나타내는 다짐곡선을 제공한다. 각 다짐상태에서 경도계를 사용하여 흙의 경도를 기록하면 함수비에 따른 다짐정도와 경도의 관계를 파악할 수 있다. 그리고 일축 압축강도시험으로부터 함수비와 건조단위중량에 따른 비배수전단강도를 측정할 예정이다. 이러한 두 시험의 결과를 활용한다면 경도계로 측정한 흙의 경도와 함수비를 변수로 하여 흙의 건조단위중량과 비배수전단강도를 파악할 수 있다. 이러한 연구는 현장에서 함수비의 측정과 경도계의 값으로 간단히 비배수전단강도를 추정하는데 활용될 수 있으며, 나아가 기초의 인발강도평가에 활용하여 현장 조건에 맞는 농가 지도형 및 보급형 비닐하우스의 기초 보강법 선택에 도움을 줄 것으로 기대한다.